1、第五章 实验六1.2010四川理综，22(2)有4条用打点计时器(所用交流电频率均为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的为找出该纸带，某同学在每条纸带上选取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间的距离依次为s1、s2、s3.请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为_(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2)A61.0 mm65.8 mm70.7 mmB41.2 mm45.1 mm53.0 mmC49.6 mm53.5 mm57.3 mmD60.5 mm61.0 mm60.6 mm解析：在“验证机械能守恒定律”实验中，物
2、体做自由落体运动，相邻两段位移差为hs2s1s3s2gt29.7910.022 m3.92 mm，只有选项C中数据符合要求答案：C2在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有()A用天平称出重物的质量B把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来C把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度D接通电源，待打点稳定后释放纸带E用秒表测出重物下落的时间解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh和动能增加量mv2之间的大小关系，若机械
3、能守恒，则有mghmv2成立，两边都有质量，可约去，即验证ghv2成立即可，故无需测质量，A选项多余，对E选项，测速度时，用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔，无需用秒表测量，因此E选项也多余答案：AE3在做“验证机械能守恒定律”实验时，发现重锤减少的重力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作用D实验时操作不够细致，实验数据测量不准确解析：重锤和纸带下落过程中要克服阻力做功，因此重锤减少的重力势能略大于重锤增加的动能，故C正确答案：C4在验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率
4、为50 Hz，某同学选择了一条较为理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所示(O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每隔一个点取出的计数点)根据纸带计算：(1)若重锤的质量为m，则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是_ J；(2)重锤从开始下落到打B点时增加的动能是_ J；(3)从(1)、(2)数据可得出的结论是_；产生误差的主要原因是_ _解析：(1)重锤从开始下落到打B点时减少的重力势能为EpmghmgsOBm9.80.1950 J1.911m J.(2)重锤打B点时的速度为vB(sABsBC)/2T(0.07000.0855)/(20.04) m
5、/s1.944 m/s则重锤从开始下落到打B点时增加的动能为Ekmv/2(1.944)2m/2 J1.890m J.(3)从(1)、(2)数据可以得出，在实验误差允许范围内重锤重力势能的减少量等于其动能的增加量，机械能守恒重锤减少的重力势能略大于其增加的动能的原因是：重锤在下落时要受到阻力的作用(打点计时器对纸带的摩擦阻力，空气阻力等)，重锤克服阻力做功要损失一部分机械能答案：(1)1.911m (2)1.890m (3)在实验误差允许范围内重锤重力势能的减少量等于其动能的增加量，机械能守恒；重锤在下落时要受到阻力的作用(打点计时器对纸带的摩擦阻力，空气阻力等)5用如图甲所示实验装置验证m1、
6、m2组成的系统机械能守恒m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律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，每相邻两个计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示已知m150 g、m2150 g，则(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5_m/s；(2)在打点05过程中系统动能的增加量Ek_J, 系统势能的减少量Ep_J，由此得出的结论是_；(3)若某同学作出的v2h图象如图丙所示，则当地的实际重力加速度g_ m/s2.图丙解析：(1)v5 m/s2.4 m/s.(
7、2)动能的增加量Ek(m1m2)v0.58 J；系统势能的减少量Ep(m2m1)gh0.60 J，故在误差允许的范围内，两者相等，m1、m2组成的系统机械能守恒(3)由(m1m2)v2(m2m1)gh，得k，即 m/s24.85 m/s2，g9.7 m/s2.答案：(1)2.4(2)0.58；0.60；在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒 (3)9.76“验证机械能守恒定律”的实验可以采用下图所示的甲或乙方案来进行(1)比较这两种方案，_(选填“甲”或“乙”)方案好些，理由是_ _.(2)下图是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图所示，已知每两个计数点之间的时间间
8、隔T0.1 s物体运动的加速度a_；该纸带是采用_(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的简要写出判断依据_ _.(3)如图是采用甲方案得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是 ()A. vNgnTB. vNC. vN D. vNg(n1)T解析：(1)机械能守恒的前提是只有重力做功，实际操作的方案中应该使摩擦力越小越好，所以甲方案好(2)处理纸带数据时，为减小误差一般采用逐差法，得a4.8 m/s2(4.7 m/s24.9 m/s2均可)该纸带是采用乙实验方案得到的，这是因为物体运动的加速度比重力加速度小很多(3)匀变速运动中某一段的平均速度等于中间时
9、刻的瞬时速度因为所取计时起点O的速度不一定为零，所以A、D错，B、C项对答案：(1)甲见解析(2)4.8 m/s2乙见解析(3)BC7某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律弧形轨道末端水平，离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处由静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.(1)若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2_(用H、h表示)(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h(101 m) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 s2(101 m2) 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78 请在图示的坐标纸上作出s2h关系图(3)对比实验结果与
10、理论计算得到的s2h关系图线(图中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率_(填“小于”或“大于”)理论值(4)从s2h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率偏差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_.解析：(1)根据机械能守恒定律，可得离开轨道时速度为v，由平抛运动知识可求得时间为t，可得svt，从而s24Hh.(2)依次描点，连线，如图所示注意不要画成折线 (3)从图中看，同一h时的s2值，理论值明显大于实际值，而在同一高度H下的平抛运动水平射程由水平速率决定，可见实际水平速率小于理论速率(4)由于客观上，轨道与钢球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小钢球的转动也
11、需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于理论速率(这一点，可能不少同学会考虑不到)答案：(1)4Hh(2)见解析(3)小于 (4)见解析8某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P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A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图线(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当
12、图乙中的t1_t2(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_mm.(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P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t1、t2和d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_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，滑块和钩码组成的系统机械能守恒解析：(1)当t1t2时，滑块通过光电门A、B的速度相同，说明气垫导轨已经水平(2)d8 mm0.01 mm47.48.474 mm.(3)、(4)要验证系统机械能守恒，应验证的关系式为：mgL(Mm)()2(Mm)()2由于d、t1、t2已知，故要验证此式，必须测量滑块的质量M及两光电门间距离L.答案：(1)(2)8.474(在8.4738.475之间均算对)(3)滑块质量M 两光电门间距离L(4)mgL(Mm)()2(Mm)()2