1、第七章 机械能守恒定律第九节 实验：验证机械能守恒定律1在验证机械能守恒定律的实验中，有同学按以下步骤进行实验操作：A用天平称出重锤和夹子的质量B固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器C松开纸带，接通电源，开始打点并如此重复多次，以得到几条打点纸带D取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较近处选择连续几个计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值E测出各点到O点的距离，即得到重锤下落的高度F计算出mghn和mv，看两者是否相等在以上步骤中，不必要的步骤是_；有错误或不妥的步骤是_(填写代表字母)；更正情况是_，_，_，_解析：本实验的目的
2、是要验证机械能守恒定律，即比较重锤在下落过程中重力势能的减少量Ep与动能的增加量Ek是否相等，如果操作不当或错误，就会增大重锤和纸带所受阻力，导致机械能损耗过大，无法达到实验目的为了保证实验成功和减少机械能损耗，在实验操作时应遵照注意事项，因此本题可对照实验注意事项和围绕减小误差方面进行考虑因本实验是通过比较重力势能的减少量Ep是否等于动能的增加量Ek来验证机械能守恒的，不需要知道动能的具体数值，因而不需要测出重物(含重锤和夹子)的质量，故步骤A是多余的有错误或不妥的步骤是B、C、D、F.原因和更正办法分别是：B中“让手尽量靠近”应改为“让重锤尽量靠近打点计时器”，因打点计时器开始工作应从与重
3、锤靠近的纸带开始打点，不致留下过长的空白纸带，纸带也不宜过长，约40 cm即可C中应先接通电源，后松开纸带因为只有当打点计时器工作正常后再让重锤下落，才可保证打第一个点时重锤的初速度为零，并且使纸带上的第一个点是清晰的小点D中应将“距离O点较近处”改为“距离O点较远处”，因为所取的各计数点应尽量是重锤自由下落运动的真实记录，而打点计时器接通电源开始工作后不一定很快就能达到稳定状态，同时开始的几个点比较密集，会增加长度测量的误差F中应改为“ghn和v”，因本实验中是通过比较重锤的重力势能减少量mghn和动能增加量mv的大小来达到验证的目的，对于同一个研究对象(重锤)来说，质量是一定的，故只需比较
4、ghn和v就能达到目的答案：见解析2.某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留三位有效数字)：时刻t2t3t4t5速度/ (ms1)5.595.084.58(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5_m/s.(2)从t2到t5时间内，重力势能增加量Ep_J，动能减少量Ek_J.(3)在误差允许的范围内，若Ep与Ek近似相等，从而验证了机械能守恒定律由上述计算得Ep_Ek(选填“”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是
5、_. 解析：(1)v5cm/s408 cm/s4.08 m/s.(2)由已知条件知：h25(26.6824.1621.66)cm72.5 cm0.725 m.Epmgh250.29.80.725 J1.42 J，Ekmvmv0.2(5.5924.082)J1.46 J.(3)由(2)中知EpEk，因为存在空气阻力等原因，导致重力势能的增加量小于动能的减少量答案：(1)4.08(2)1.421.46(3)原因见解析3.现利用如图所示装置验证机械能守恒定律图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出让滑块从斜面的顶端滑下，光
6、电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度则：(1)滑块经过光电门1时的速度v1_m/s，通过光电门2时的速度v2_m/s.(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_J，重力势能的减少量为_J.解析：(1)v1 m/s1.00 m/s.v2 m/s2.50 m/s.(2)动能增加量Ek2.00(2.5021.002)J5.25 J.重力势能的减少量：Ep2.009.800.54sin 30 J5.29 J.答案：(1)1.002.50(2)5.255.29