1、第五讲实验：验证机械能守恒定律1利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下面叙述正确的是()A应该用天平称出物体的质量B应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带C操作时应在接通电源的同时放开纸带D打点计时器应接在电压为46 V的直流电源上答案B2在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有()；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瞬时速度解析通过实验原理可知，重锤下落高度要用毫米刻度尺直接量出，下落这一高度时对应的瞬时速度可求出，故需用工具测量的是C，通过计算得到的是D.答案CD3用电磁打点计时器做“验证机械能守恒定
2、律”的实验中，有下列操作：A用刻度尺测出选定的0到1,2,3，点之间的距离，查出当地的g值B在支架上竖直架好打点计时器C测出重锤的质量D算出各对应点的势能和动能，并通过比较得出结论E提着纸带，使重锤静止在靠近打点计时器的地方F把电池接到打点计时器的接线柱上G将50 Hz低压电源接到打点计时器的接线柱上H接通电源再松开纸带请你选出其中正确的操作步骤，并排出合理的操作顺序_(写字母填写)解析要验证机械能是否守恒，只需验证v2是否与gh相等，而不需要测重锤的质量，因此C步操作不必要；打点计时器必须使用交流电源，因此不能接在电池上，F步骤操作错误合理的操作顺序是BGEHAD.答案BGEHAD4下列关于
3、“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是()A重物质量的称量不准会造成较大误差B重物质量选用得大些，有利于减小误差C重物质量选用得较小些，有利于减小误差D纸带下落和打点不同步会造成较大误差解析从需要验证的关系式ghn看，与质量无关，A错误当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误纸带先下落而后打点此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D正确答案D5.利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某
4、班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：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vgt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.以上方案中只有一种正确，正确的是_(填入相应的字母)解析由于摩擦阻力等因素的存在，物体加速度ag，选项A、B、C均不正确答案D6一同学在学习了机械能守恒定律后，认为小
5、球沿竖直光滑曲面自由下滑的过程机械能是守恒的，于是设计了如图所示的实验装置加以验证图中曲面固定，底端B处切线水平且与桌的右边缘相齐他的实验步骤如下：a在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球从曲面上某点A由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O.b将木板向右平移适当的距离固定，再使小球由A点静止释放，撞到木板上得到痕迹P；c测出OP的距离y，竖直木板向右移动的距离L，查出当地重力加速度g.(1)要验证小球由A到B过程中机械能守恒，还需测量的物理量及符号是_(2)用上述测量验证机械能守恒的表达式应该是_ _(3)从实验结果来看，小球沿曲面下滑的过程机械能是减少的，
6、原因是_ 答案(1)AB间高度h(2)gh(3)下滑过程中小球克服摩擦力做功7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)2.003.004.005.006.00s2(101 m2)2.623.895.206.537.78 请在坐标纸上作出s2h关系图(3)对比实验结果与理论计算得到的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
7、_(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，可得离开轨道时速度为，由平抛运动知识可求得时间为 ，可得svt.(2)依次描点，连线，注意不要画成折线(3)从图中看，同一h下的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，轨道与小球间存在摩擦、机械能减小，因此会导致实际值比理论值小，小球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于“理论”速率答案(1)4Hh(
8、2)见解析图(3)小于(4)摩擦，转动(回答任一即可)8利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时，先非常仔细地把导轨调成水平，然后如图所示用垫块把导轨一端垫高H，滑块m上面装l3 cm的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下，测出它通过光电门G1和G2时的时间t1和t2，就可以算出它通过G1和G2时的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2这段过程中动能的增加量Ekm(vv)；再算出重力势能的减少量Epmgh，比较Ek与Ep的大小，便可验证机械能是否守恒(1)滑块的速度v1，v2如何求出？滑块通过G1时的高度h如何求出？(2)若测得图中L1 m，s0.5 m，H20 cm，m500 g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0102 s和2.0102 s，当地重力加速度g9.80 m/s2，试判断机械能是否守恒解析(1)因为挡光框宽度很小(l3 cm)，而滑块通过挡光框的时间极短，故可以认为滑块通过挡板时做匀速运动，则通过两挡光框时的平均速度等于通过G1和G2两位置的瞬时速度v；由相似原理，可得，便可求得hs，H，L，s都是事先设定的(2)v1 m/s0.6 m/s，v2 m/s1.5 m/s.动能增加量Ekm(vv)0.5(1.520.62) J0.473 J.hs0.5 m0.1 m，势能减少量Epmgh0.59.800.1 J0.490 J，在误差允许范围内可认为机械能守恒答案见解析