1、实验三:验证机械能守恒定律1. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量中,需要通过计算得到的有()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2. 在做“探究外力做功与物体动能变化的关系”的实验时,发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能,造成这种现象的原因是()A. 选用的重锤质量过大B. 选用的重锤质量过小C. 空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力D. 实验时操作不够细,实验数据测量不准确3. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6 V的交变电流和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,拖着纸带
2、通过打点计时器并打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.下面列举了该实验的几个操作步骤:指出其中操作错误的步骤是()A. 按照图示的装置安装器件B. 将打点计时器接到电源的直流输出端上C. 用天平测量出重锤的质量D. 释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带4. 在“验证机械能守恒定律”实验中,需特别注意的有()A. 实验一定要称出重锤质量B. 手提纸带,先接通打点计时器然后松开纸带让重锤落下C. 选择纸带上相距较远的两点A、B,验证的关系式是m-m=mgh,式中vA、vB为该两点速度,h为A、B两点间的距离D. 必须选取第1、2点间距离接近2 mm的纸带,
3、才能验证机械能守恒定律5. 某实验小组采用如图甲所示的装置来探究“做功与速度变化的关系”.实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面.实验的部分步骤如下:甲将一块一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上,在长木板的另一端固定打点计时器;把纸带穿过打点计时器的限位孔,连在小车后端,用细线跨过定滑轮连接小车和钩码;把小车拉到靠近打点计时器的位置,接通电源,从静止开始释放小车,得到一条纸带;关闭电源,通过分析小车位移与速度的变化关系来研究合外力对小车所做的功与速度变化的关系.如图是实验中得到的一条纸带,点O为纸带上的起始点,A、B、C是纸带上的三个计数点,相邻两个计数点间均有4个点未画出,用刻度尺测得A
4、、B、C到O的距离如图乙所示,已知所用交变电源的频率为50 Hz,问:乙(1) 打B点的时刻,小车的瞬时速度vB=m/s. (结果保留两位有效数字) (2) 本实验中,若钩码下落高度为h1时,合外力对小车所做的功为W1,则当钩码下落h2时,合外力对小车所做的功为.(用h1、h2、W1表示) (3) 实验中,该小组同学画出小车位移s与速度v的关系图象如图丙所示.根据该图线形状,某同学对W与v的关系作出的猜想,肯定不正确的是. 丙A. WvB. Wv2C. WD. Wv36. 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=1.00 kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取
5、一条符合实验要求的纸带如图所示.O为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点.已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,当地的重力加速度为g=9.80 m/s2.那么:(1) 根据图上所得的数据,应取图中O点到点来验证机械能守恒定律. (2) 从O点到(1)问中所取的点,重物重力势能的减少量Ep=J,动能增加量Ek=J(结果取三位有效数字). (3) 若测出纸带上所有各点到O点之间的距离,根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图象是下图中的. 7. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,选出一条纸带如下图所示.其中O点为起始点,A、B、C为三个计数点
6、,打点计时器通过50 Hz的交流电源,用毫米刻度尺测得OA=11.13 cm,OB=17.69 cm,OC=25.9 cm.(1) 这三个数据中,不符合有效数字要求的是,应该写成. (2) 在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点,重物的质量为1 kg,根据以上数据可知,当打点计时器打到B点时,重物的重力势能比开始下落时减少了J,这时它的动能为J.(取g=9.80 m/s2,保留三位有效数字) 8. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图甲所示.(1) 实验步骤:将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,将导轨调至水平.用游标卡尺测量挡光条的宽度l,结果如图乙所示,由此读出
7、l=mm. 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=cm. 将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.从数字计时器(图甲中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间t1和t2.用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.(2) 用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=和v2=. 当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=和Ek2=. 在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少Ep=(重力加速度为g
8、). (3) 如果Ep=,则可认为验证了机械能守恒定律. 9. 某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律,实验的简易示意图如图,当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.所用的光电门传感器可测的最短时间为0.01 ms.将挡光效果好、宽度为d=3.810-3 m的黑色磁带贴在透明直尺上,从一定高度由静止释放,并使其竖直通过光电门.某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间ti与图中所示的高度差hi,并将部分数据进行了处理,结果如下表所示.(取g=9.8 m/s2, 注:表格中M为直尺质量)ti( 10-3s)vi=(ms-1)Eki=M-实验五:探究动能定理实验
9、六:验证机械能守恒定律1. D2. C3. BD4. BC5. (1) 0.40(2) W1(3) AC解析:(1) 由题意知T=5 s=0.1 s.vB=vAC=10-2 m/s=0.40 m/s. (2) 若钩码下落h1时,合外力做功W1=mgh1,当钩码下落h2时,合外力做功W2=mgh2,故W2=W1.(3) 由于W=F合s,且F合为定值,因此Ws,由图象知s与v不成正比,所以Wv不成立;根据图象当s 增大时,v 增大,合外力做的功W也会增大,故W不正确.6. (1) B(2) 1.881.84(3) A7. (1) 25.9 cm25.90 cm(2) 1.731.708. (1) 9.30 60.00(答案在59.9660.04之间的,也对)(2) (M+m)(M+m)mgs(3) Ek2-Ek19. (1) 在极短时间内或极短位移内的平均速度可以认为近似等于瞬时速度(2) 4.223.97M4.02M(3) 见解析(4) C解析:(2) v5= m/s=4.22 m/s.Ek5=M-M=M4.222-M3.142=3.97MMgh5=M9.80.41=4.02M.(3) 通过对实验数据进行分析,可以看出,在误差允许的范围内,重力势能的减少量等于动能的增加量.(4) 因为Ep=mgh,Ek=Ep,所以Ek=mgh,故Ek与h成正比关系,图象C正确.
