动能定理实验机械能守恒定律实验动量守恒实验含答案.docx

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动能定理实验机械能守恒定律实验动量守恒实验含答案

实验局部

根底局部

1.关于探究功与物体速度变化的关系实验中，以下表达正确的选项是（　　）

A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的详细数值

B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致

C．放小车的长木板应该尽量使其程度

D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

2.〔多项选择〕在做“探究功与物体速度变化关系〞的实验时，以下说法正确的选项是（　　）

A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值

B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值

C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度

D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度

3.在“探究力对物体做功与速度变化的关系〞的实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变，这样每次（　　）

A．做的功一样B．每条橡皮筋产生的弹性势能一样

C．产生的动能一样D．产生的重力势能一样

4.如下图为与小车相连、穿过打点计时器的一条纸带，纸带上的点距并

不都是均匀的，以下说法正确的选项是〔〕。

①纸带的左端是与

小车相连的②纸带的右端是与小车相连的③利用E、F、G、H、I、J这些点之间的间隔来确定小车的速度④利用A、B、C、D、E这些点之间的间隔来确定小车的速度

A．①③B．②④C．①④D．②③

5.用如下图的装置，探究功与物体速度变化的关系。

实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。

小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况。

观察发现纸带前面局部点迹疏密不匀，后面局部点迹

比拟

均匀，答复以下问题：

〔1〕适当垫高木板是为了________。

〔2〕通过纸带求小车速度时，应使用纸带的________〔填“全部〞“前面局部〞或“后面局部〞〕。

〔3〕假设实验做了n次，所用橡皮筋分别为1根、2根……n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2……vn，用W表示橡皮筋对小车所做的功，作出的W-v2图线是一条

过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是________。

6．在“验证机械能守恒定律〞的实验中，以下物理量中需要用工具测量的有（　　）

A．重锤的质量

B．重力加速度

C．重锤下落的高度

D．与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度

7．“验证机械能守恒定律〞的实验中，使用电磁式打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如下图的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，以下说法正确的选项是（　　）

A．实验时应先放开纸带再接通电源

B．（s6－s1）等于（s2－s1）的6倍

C．由纸带可求出计数点B对应的速率

8．进展验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开场自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：

以下方案中只有一种正确，正确的选项是〔〕．（填入相应的字母）

A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v.

B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝

计算出瞬时速度v.

C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h＝

计算出高度h.

D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v.

9.在“验证机械能守恒定律〞的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的

值为9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg．

假设按实验要求正确地选出纸带进展测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的间隔如上图所示〔相邻计数点时间间隔为0.02s〕。

按要求将以下问题补充完好。

〔1〕纸带的________（左、右）端与重物相连；

〔2〕打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=________________m/s；

〔3〕从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△Ep=______________J，此过程中物体动能的增加量△Ek=_____________J；〔计算结果保存两位有效数字〕

〔4〕实验的结论是_______________________

进步局部

1.〔15广东卷〕某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度，

①请完成以下主要实验步骤：

按图（a）安装实验器材并连接电源；竖直提起系起有重物的纸带,使重物（填“靠近〞或“远离〞）计时器下端；，，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验。

②图（b）和（c）是实验获得的两条纸带，应选取（填“b〞

或“c〞）来计算重力加速度。

在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因

是空气阻力和。

2.〔全国新课标

卷，22〕〔6分〕某物理小组对轻弹簧的弹性势能进展探究，实验装置如下图：

轻弹簧放置在光滑程度桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段间隔，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．

实验中涉及到以下操作步骤：

①把纸带向左拉直

②松手释放物块

③接通打点计时器电源

④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量

上述步骤正确的操作顺序是〔填入代表步骤的序号〕．

图〔b〕中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50Hz．由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为

．比拟两纸带可知，〔填“M〞或“L〞〕纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．

图b

3.〔北京卷，21〔2〕〕利用图2装置做“验证机械能守恒定律〞实验。

①为验证机械能是否守恒，需要比拟重物下落过程中任意两点间的〔〕。

A.动能变化量与势能变化量

B.速度变化量和势能变化量

C.速度变化量和高度变化量

②除带夹子的重物、纸带、铁架台〔含铁夹〕、电磁打点计时器、导线及开关外，在以下器材中，还必须使用的两种器材是〔〕。

A.交流电源B.刻度尺C.天平〔含砝码〕

③实验中，先接通电源，再释放重物，得到图3所示的一条纸带。

在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测

得它们到起始点O的间隔分别为hA、hB、hC。

当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。

设重物的质量为m。

从打Ｏ点到打Ｂ点的过程中，重物的重力势能变化量

＝　　　　　，动能变化量

＝　　　　　。

④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是〔〕。

A．利用公式

计算重物速度

B．利用公式

计算重物速度

C．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响

D．没有采用屡次试验去平均值的方法

⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的间隔h，计算对应计数点的重物速度v，描绘

图像，并做如下判断：

假设图像是一条过原点的直线，那么重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确。

4.〔江苏卷，11〕〔10分〕某同学用如题11–1图所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方．在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v=d/t作为钢球经过A点时的速度．记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比拟钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒．

〔1〕用ΔEp=mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到之间的竖直间隔.

A钢球在A点时的顶端B钢球在A点时的球心

C钢球在A点时的底端

〔2〕用ΔEk=

计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如下图，其读数为cm．某次测量中，计时器的示数为0.0100s，那么钢球的速度为v=m/s．

（3）下表为该同学的实验结果：

他发现表中的ΔE

p与ΔEk之间存在差异，认

为这是由于空气阻力造成的．你是否同意他的观点？

请说明理由．

〔4〕请你提出一条减小上述差异的改良建议．

5.〔四川卷，8〕I．〔6分〕用如下图的装置测量弹簧的弹性势能。

将弹簧放置在程度气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器〔图中未画出〕与两个光电门相连。

先用米尺测得B、C两点间间隔s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的间隔x。

〔1〕计算滑块分开弹簧时速度大小的表达式是__________________。

〔2〕为求出弹簧的弹性势能，还需要测量______。

A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块〔含遮光片〕的质量

〔3〕增大A、O之间的间隔x，计时器显示时间t将______。

A．增大B．减小C．不变

6.用如图甲实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开场下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进展测量，即可验证机械能守恒定律．如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：

0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点〔图中未标出〕，计数点间的间隔如图乙所示．m1=50g、m2=150g，那么〔g取10m/s2，结果保存两位有效数字〕

〔1〕下面列举了该实验的几个操作步骤

A．按照图所示的装置安装器件；

B．将打点计时器接到直流电源上；

C．先释放m2，再接通电源打出一条纸带；

D．测量纸带上某些点间的间隔；

E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能．

其中操作不当的步骤是______〔填选项对应的字母〕．

〔2〕在打点0～5过程中系统动能的增量△Ek=______J，系统势能的减少量△Ep=0.60J，由此得出的结论是______；

〔3〕假设某同学作出v2/2-h图象，可以计算当地重力加速度g，请写出计算g的表达式______．〔用字母表示〕

7.在“探究恒力做功与动能改变的关系〞实验中，：

⑴把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器；

⑵改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力；

⑶用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连；

⑷接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,测出x、x1、x2（如图乙所示）,查得打点周期为T.

判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是;本实验还需直接测量的物理量是:

（用相应的符号表示）.探究结果的表达式是（用相应的符号表示）.

8.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理〞，他们在实验室组装了一套如下图1-7-6的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源一台，导线、复写纸、纸带、细沙假设干．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．假设你是小组中的一位成员，要完成该项实验，那么：

〔1〕还需要补充的实验器材是

〔2〕某同学的实验步骤如下：

用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L，算出这两点的速度v1与v2．要完本钱实验，还缺哪些实验步骤或应控制的实验条件？

假设用如上的字母代表实验中测量到的物理量，写出本实验最终要验证的数学表达式．

〔3〕假设挑选的一条点迹明晰的纸带，如下图1-7-7，且滑块的质量为Ｍ，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的间隔依次为s1、s2、s3、s4、s5〔图中未标出s3、s4、s5〕，那么由此可求得纸带上由Ｂ点到Ｅ点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W＝；该滑块动能改变量的表达式为ΔEk＝．〔结果用题中物理量的字母表示〕

图1-7-7

9.某实验小组采用如图1所示的装置探究“动能定理〞，图中小车中可放置砝码．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50Hz．

〔1〕实验的局部步骤如下：

①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；

②将小车停在打点计时器附近，___________，____________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，____________，关闭电源；

③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．

〔2〕图2是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的间隔s及对应时刻小车的瞬时速度v．请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．

〔3〕在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，______做正功，______做负功．

〔4〕实验小组根据实验数据绘出了图3中的图线〔其中△v2=v2-v02〕，根据图线可获得的结论是________________________．要验证“动能定理〞，还需要测量的物理量是摩擦力和______．

实验三：

探究碰撞中的不变量

1.如下图,球m1从斜槽某一高度由静止滚下,落到程度面上的P点。

今在槽口末端放一与m1半径一样的球m2,仍让球m1从斜槽滚下,并与球m2正碰后使两球落地,球m1和m2的落地点分别是M、N。

槽口末端在白纸上的投影位置为O点。

那么实验必须满足的条件是（　　）

A.轨道末端的切线必须是程度的

B.斜槽轨道必须光滑

C.入射球m1每次必须从同一高度由静止滚下

D.m1

2.在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中,哪些因素可导致实验误差偏大（　　）

A.导轨安放不程度　　　　B.小车上挡光板倾斜

C.两小车质量不相等D.两小车碰后连在一起

3.在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量〞实验时,左侧滑块质量m1=170g,右侧滑块质量m2=110g,挡光片宽度为3.00cm,两滑块之间有一压缩的弹簧片,并用细线连在一起,如下图。

开场时两滑块静止,烧断细线后,两滑块分别向左、右方向运动。

左、右挡光片通过光电门的时间分别为Δt1=0.32s、Δt2=0.21s。

取向左为正方向,那么两滑块的速度分别为v1'=　　　m/s,v2'=　　　m/s。

烧断细线前m1v1+m2v2=　　　kg·m/s,烧断细线后m1v1'+m2v2'=　　　kg·m/s。

可得到的结论是　　　　　　　　　　　。

4.在“探究碰撞中的不变量〞的实验中,也可以探究mv2这个量（对应于动能）的变化情况。

甲（用弓形弹片）

乙（安装撞针和橡皮泥）

（1）假设采用弓形弹片弹开静止的两滑块的方案如图甲所示,弹开后的mv2的总量　　　　（选填“大于〞“小于〞或“等于〞）弹开前mv2的总量,这是因为　　　　　　　　。

（2）假设采用乙图的方案,碰撞前mv2的总量　　　　（选填“大于〞“小于〞或“等于〞）碰后mv2的总量。

说明该碰撞中,存在　　　　损失。

5.某同学用如下图装置通过半径一样的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量,图中PQ是斜槽,QR为程度槽,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开场滚下,落到位于程度地面的记录纸上,留下痕迹。

重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。

再把B球放在程度槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开场滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。

重复这种操作10次。

图中O点是程度槽末端R在记录纸上的垂直投影点。

（1）安装器材时要注意:

固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿　　　　方向。

（2）某次实验中,得出小球落点情况如下图（单位是cm）,P'、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置（把落点圈在内的最小圆的圆心）。

那么入射小球和被碰小球质量之比为m1∶m2=　　　　。

6.某同学把两块质量不同的铁块用细线连接,中间夹一被压缩了的弹簧,如下图。

将这一系统置于光滑程度桌面上,烧断细线,观察物体的运动情况,进展必要的测量,来探究物体间互相作用时的不变量。

（1）该同学还必须准备的器材是　　　　　　　　　　。

（2）需要直接测量的数据是　　　　　　　　　　。

（3）用所得数据验证物体间互相作用时的不变量的关系式是　　　　　。

实验答案

根底局部

1D2AC3B4B

5.〔1〕平衡摩擦力〔2〕后面局部〔3〕W与速度v的平方成正比

6C7C8D

9〔1〕左〔1分〕〔2〕0．98m

〔4〕在实验误差允许范围内，机械能守恒〔1分〕

进步局部

1.〔15广东卷〕〔1〕靠近翻开电源释放纸带〔2〕b

2.〔全国新课标

卷〕⑴④①③②⑵1.29M

⑵脱离弹簧后物体应该匀速直线运动，那么

由能量守恒可知，物体的末动能越大，那么弹簧被压缩时的弹性势能越大，那么

3.

根据机械能守恒定律可得

，故需要比較动能变化量，A正确；

电磁打点计时器使用的是交流电源，故A正确；因为在计算重力势能变化量时，需要用到纸带上两点之间的间隔，所以还需要刻度尺，故B正确；根据

可得等式两边的质量抵消，故不需要天平，C错；

重力势能改变量为

由于下落过程中是匀变速直线运动，所以根据中间时刻规律可得B点的速度为

所以

④实验过程中存在空气阻力，纸带运动过程中存在摩擦力，C正确；

⑤该同

学的判断根据不正确，在重物下落h的过程中，假设阻力f恒定，根据

可知，

图像就是过原点的一条直线。

要向通过

图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g

4.〔1〕B〔2〕1.50〔1.49~1.51都算对〕1.50〔1.49~1.51都算对〕〔3〕不同意，因为空气阻力会造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp．〔4〕分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算ΔEk时，将v折算成钢球的速度

．

【解析】

（1）小球下落的高度为初末位置球心间的间隔，所以选B；〔2〕由题图知读数为1.50cm，小球的速度为

，代入数据解得v=1.50m/s；〔3〕假设是空气阻力造成的，那么ΔEk小于ΔEp，根据表格数据知ΔEk大于ΔEp，故不是空气阻力造成的．

5.【答案】〔1〕v=x/t　〔2〕C　〔3〕B

6.〔1〕BC

〔2〕0.58，0.60，因此在在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒

〔3〕

7.纸带上点迹间距相等小车的质量M、砂及砂桶的总质量m

8.〔1〕天平、刻度尺、小木块

〔2〕所缺的步骤：

先将空的小沙桶从滑轮上取下，用天平测定小沙桶的质量

.本实验最终要验证的数学表达式

.

〔3〕

9.〔1〕②接通电源、释放小车     断开开关

〔3〕钩砝的重力    小车受摩擦阻力

 〔4〕小车初末速度的平方差与位移成正比   小车的质量

探究碰撞中的不变量

:

AC

解析:

轨道末端程度可以保证小球做平抛运动,入射球m1每次从同一高度由静止滚下可以保证每次碰前入射球速度一样,故A、C项正确。

B中斜槽是否光滑对实验几乎无影响,但质量m1应大于m2,否那么入射球会反弹,从而引起较大的误差。

:

AB

解析:

导轨不程度,小车速度将会受重力影响;挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移,导致速度计算出现误差。

　　0　2.5×10-4kg·m/s　在实验允许的误差范围内,两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量

解析:

取向左方向为正方向,两滑块速度v1'=m/s≈0.094m/s,v2'=m/s≈-0.143m/s。

烧断细线前m1v1+m2v2=0

烧断细线后m1v1'+m2v2'=（0.170×0.094-0.110×0.143）kg·m/s≈2.5×10-3kg·m/s,在实验允许的误差范围内,m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。

4.

（1）大于　弓形弹片将弹性势能转化为两滑块的动能

（2）大于机械能（或动能）

5.

（1）程度　

（2）4∶1

解析:

（1）为保证小球滚落后做平抛运动,斜槽末端的切线要沿程度方向。

（2）由碰撞过程中mv的乘积总量守恒可知

m1·v0=m1·v1+m2·v2（t为运动时间）

代入数据可解得m1∶m2=4∶1。

:

（1）刻度尺、天平

（2）两铁块的质量m1、m2和两铁块落地点到桌边的程度间隔x1、x2

（3）m1x1=m2x2

解析:

此题为设计性实验,在细线烧断瞬间,在弹簧弹力的作用下两铁块m1、m2分别被弹出桌面做平抛运动,抛出时速度不易直接测量,但可以测量两铁块落点距抛出点的程度间隔,故实验器材应有刻度尺、天平。

设落地时间为t,用天平测出两铁块质量分别为m1、m2,用刻度尺测出落点距抛出点的程度间隔分别为x1、x2,那么m1v1=m1,m2v2=m2,假设能求得m1x1=m2x2即推知m1v1=m2v2的等量关系。