1、 高考资源网（） 您身边的高考专家验证机械能守恒定律1、若“验证机械能守恒”实验中所用重锤质量为1kg,所用交流电的频率为50Hz,打出的纸带如图所示,其中O为第一个点,是依次打下的点。已知当地重力加速度为,则打下C点时,重锤的动能_J,从开始下落至C点,重锤的重力势能减少量为_J,实验中发现重锤增加的动能_(填“略大于”“略小于”或“等于”)重锤减少的重力势能,其主要原因是_。(结果保留三位有效数字)2、如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验有一直径为d、质量为m的小金属球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H
2、(Hd)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g.则：(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d_mm.(2)多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知和重力加速度g及金属球的直径d满足表达式_时，可判断小球下落过程中机械能守恒(3)实验中发现动能增加量总是稍小于重力势能减少量，增加下落高度后，则将 _(填“增加”、“减小”或“不变”)3、用如图甲所示的实验装置验证组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即町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1个点,每
3、相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),所用电源的频率为50Hz,计数点间的距离如乙所示。已知,则:(结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度_m/s;(2)在打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量_J,系统重力势能的减少量_J;(取当地的重力加速度)(3)若某同学作出图像如图丙所示,则当地的重力加速度_。4、某同学用如图甲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度为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,取作为钢球经过A点时的瞬时速度
4、。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小,与动能变化大小,就能验证机械能是否守恒。(1)用计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h是指释放时的钢球球心到_之间的竖直距离。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)用计算钢球动能变化量的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图乙所示,其读数为_cm。某次测量中,计时器的示数为0.0100s,则钢球经过A点时的速度为_m/s。5、气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器、,滑块上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计
5、算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器、时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压随时间变化的图象。1.实验前,按通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的_ (选填“”、“=”或“”)时,说明气垫导轨已经水平。2.用螺旋测微器测遮光条宽度d测量结果如图丙所示，则d=_mm3.将滑块用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为的钩码相连,将滑块由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示,若、和已知,要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒,还应测出两光电门间距离L和_(写出物理量的名称及符号)。4.若上述物理量间满足关系式_,则表明在上述过程中,滑块和
6、钩码组成的系统机械能守恒。(重力加速度为)6、某同学利用图示装置来验证机械能守恒定律。是质量均为m的小物块,C是质量为M的重物,间由轻弹簧相连,间由轻质细绳相连。在物块B下放置一压力传感器,重物C下放置一速度传感器,压力传感器与速度传感器相连。整个实验中弹簧均处于弹性限度内,重力加速度大小为g。实验操作如下:a.开始时,系统在一外力作用下保持静止,细绳拉直但张力为零。现释放C,使其向下运动,当压力传感器示数为零时,速度传感器测出C的速度为v。b.在实验中保持质量不变,改变C的质量M,多次重复步骤a。回答下列问题:(1)该实验中,M和m大小关系必满足填M_m(“小于”“等于”或“大于”)。(2)
7、为便于研究速度v与质量M的关系,每次测C的速度时,C已下降的高度应_(选填“相同”或“不同”)。(3)根据所测数据,为更直观地验证机械能守恒定律,应作出_(选项“”“”或“”)图线。(4)根据3中的图线,若图线在纵轴上的截距为b,则弹簧的劲度系数为_(用题给的已知量表示)7、某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时,实验装置如图甲所示.1.该同学开始实验时的情形如图乙所示,接通电源释放纸带开始实验.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是:_;_。2.根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落距离h,以 为纵轴,画出的图像应是图中的( ).A.B.C.D.3.将错误或不当的地方改正
8、后,打点计时器所用交流电的频率为50Hz,该同学选取如图丙所示的一段纸带,O是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出),各计数点到O点的距离如图所示,他对OC段进行研究.在重物下落高度hoc的过程中,重物减小的重力势能_J,增加的动能_J (m=0.50kg,重力加速度g=10m/s2,结果保留3位有效数字).8、某同学用两个光电门验证机械能守恒定律,装置如图1所示,让细线悬吊的质量分布均匀的小圆柱体绕悬点O在竖直面内做圆周运动,将光电门1固定在小圆柱体运动轨迹的最低点,调整光电门2的位置,使小圆柱体在运动过程中阻挡光电门发出的光。记录小圆柱体通过光电门1、2的时间t1,
9、t2,当地的重力加速度为g。1.要验证机械能守恒,除了要测量两个光电门间的高度差h,还需要测量的物理量有_(写出物理量名称及符号),要验证机械能守恒,只要验证等式_(用已知量和测量量表示)成立即可。2.由于两个光电门间的高度差比较难测量,该同学又改进了实验方法。 如图2所示,将光电门1放于光电夕;水平长木板的两侧,适当调节光电心细线悬点O的位置,使小圆柱体通过最低点时恰好与长木板相碰,光电门的光束与小圆柱体静止悬挂时的重心在同一高度;将刻度尺竖直立于长木板上,让细线悬吊着的小圆柱体刚好与刻度尺接触,由刻度尺测出小圆柱体此时重心离长木板的高度h1,将小圆柱体由静止释放,测出小圆柱体经过光电门1的
10、时间t;将刻度尺右移,重复步骤多次,测出小圆柱体在不同位置释放时重心离长木板的高度h1,记录不同高度释放后小圆柱体通过光电门1的时间t;测出小圆柱体的长L,算出每次小圆柱体实际下落的高度h=_,作出图象,作出的图象应是_;如果求得图线的斜率在误差允许的范围内等于_,则机械能守恒定律得到验证。 答案以及解析1答案及解析：答案：2.53;2.60;略小于;重锤及纸带在下落时受到阻力解析：打下C点时,重锤的速度,重锤的动能;从开始下落至C点,重锤的重力势能减少量;实验中发现重锤增加的动能略小于重锤减少的重力势能,其主要原因是重锤及纸带在下落时受到阻力。 2答案及解析：答案：(1) 7.15(2)(3
11、)增加解析：(1)根据游标卡尺读数规则得读数为：7 mm30.05 mm7.15 mm；(2)若要满足机械能守恒，则金属球减小的重力势能等于金属球增加的动能：，整理可以得到：；(3)由于该过程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，则将增加 3答案及解析：答案：(1)2.4(2)0.58;0.60(3)9.7解析：(1)。(2)。(3)由知即图线的斜率解得。 4答案及解析：答案：(1)B(2)1.50;1.50解析：(1)钢球下落的高度h是初、末位置球心之间的高度差,B正确。(2)刻度尺的读数为1.50cm;计时器的示数为0.0100s,根据该段时间内的平均速度等于中间时刻的
12、瞬时速度求出在最低点钢球的速度,故钢球的速度为。 5答案及解析：答案：1.=; 2. 8.476（在8.475-8.477之间）3.滑块质量M; 4. 解析：1.在气垫导轨水平时,滑块在水平方向上受力平衡,做匀速直线运动,所以2.螺旋测微器的读数为: 。4.系统的机械能守恒,则钩码减小的重力势能等于钩码与滑块的动能增加量,所以有,其中,带入可得 6答案及解析：答案：(1)大于(1)相同(3)(4)解析：(1)实验过程中需要测定压力传感器示数为零时,C向下运动的速度v,所以必须满足。(2)因刚开始时弹簧被压缩,弹力大小为,而压力传感器示数为零时,弹簧被拉伸,弹力大小仍为,弹簧的形变量,不论C的质
13、量如何,测C的速度时,C已下降的高度相同,为。(3)弹性势能在始末状态相同,为此只需验证,化简得,所以应作图线。(4)由题意知,而,联立得。 7答案及解析：答案：1.打点计时器接的直流电源; 重物离打点计时器太远2.C; 3.2.19; 2.12解析：1.本实验要求采用打电计时器,而打点计时器采用的是交流电源,而本实验中采用了直流电源;同时,由于加速度较大,故纸带应在1米左右,且应让重物紧靠打点计时器,而本实验中离打点计时器太远,故错误为:打点计时器接了直流电源;重物离打点计时器太远;2.利用 图线处理数据,从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出: ,即,所以以为纵轴,以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线,也就是图中的C.3.重力势能的减小量为: .C点的瞬时速度为: ,则动能的增加量为: 8答案及解析：答案：1.小圆柱体戴面的直径d; 2. ;过原点的一条倾斜直线; 解析：1.要验证机械能守恒定律,选取小圆柱体从光电门2运动到光电门1的过程,要验证机械能守恒,即验证小圆柱体的重力势能减少量等于动能变化量,即验证,因此还需要测量小圆柱体截面的直径d.2.小圆柱体实际下落高度,若满足,得图象是一条过原点的斜线,即图象的斜率在误差允许的范围内等于,机械能守恒. 高考资源网版权所有，侵权必究！
