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用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律

 發布時間：2021-02-05 08:44:57

① 用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律．實驗所用的電源為學生電源，有輸出電壓為6V、頻率為50Hz的交

（1）打點計時器使用的是交流電源，故B中將打點計時器接到電源的「直流輸出」上錯誤，應該使用交流電源；
C、實驗時，應先接通打點計時器電源後釋放重物，由於重物運動較快，可能會使打出來的點很少，不利於數據的採集和處理．
（2）重力勢能減小量等於：△Ep=mgh=0.300×9.8×（0.0442+0.0480）J=0.271J．
在勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等於該過程中的平均速度，因此有：
vB＝

xAC
2T
＝
(4.03+4.42)×10?2
2×0.02s
＝2.1125m/s
vD＝
xCe
2T
＝
(4.80+5.18)×10?2
2×0.02s
＝2.495m/s
EkB=
1
2
mvB2，EkD=
1
2
mvD2
△Ek=EkD-EkB=
1
2
×0.300×(2.495)2J?
1
2
×0.300×(2.1125)2J=0.264J；
（2）在該實驗中，由於摩擦力、空氣阻力等阻力的存在，重錘減小的重力勢能總是稍稍大於重錘動能的增加量；若重錘減小的重力勢能總是大於重錘動能的增加量，而且比較明顯，就要考慮阻力太大的原因．在該實驗過程的步驟A中，沒有檢查打點計時器的兩個限位孔是否在同一條豎直線上，導致摩擦力太大，應該是導致誤差太大的主要原因．
故答案為：（1）B：打點計時器應該使用交流電，C：應該先通電再釋放紙帶；（2）0.271J，0.264；（3）實驗過程中存在摩擦阻力．

② 用如圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律．（1）為了減少______帶來的誤差，打點計時器的兩個限位孔

（1）為了減少紙帶與限位孔間的摩擦阻力帶來的誤差，打點計時器的兩個限位孔中心連線應在專一條豎直線屬上．
（2）實驗操作時，先接通打點計時器電源，再釋放紙帶．
（3）為驗證重錘對應B點和F點時的機械能是否相等，需要求出重錘對應於B、F兩點的瞬時速度，做勻變速運動的物體在某段時間內的平均速度等於該段時間中間時刻的瞬時速度，應測量A、C兩點間的距離，E、G兩點間的距離和B、F兩點間的距離．
（4）重錘重力勢能的減少量△Ep=mgh=0.235J．
故答案為：（1）紙帶與限位孔之間的摩擦阻力；（2）接通打點計時器電源；釋放紙帶；（3）A、C；E、G；（4）0.235．

③ 用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩

（1）B：將打點計時器接到電源的「交流輸出」上，故B錯誤，操作不當．
C：因為我們是比較mgh、
1
2
m v 2 的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒有必要．
故答案為：C，B．
（2）重力勢能的減小量等於重力做功大小，故有：
△E P =mg（s 0 +s 1 ）
由題意可知，各個點之間的時間間隔為 T=
1
f
，勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等於該過程中的平均速度，由此可以求出C點的速度大小為：
v C =
(s 1 + s 2 ) f 2
16

所以動能的增量為：
△ E K =
1
2
m
v 2C
=
m( s 1 + s 2 ) 2 f 2
32

重錘下落時做勻加速運動，因此由逐差法得：
a=
( s 2 - s 1 )
4 T 2
=
( s 2 - s 1 ) f 2
4

或者從O到C根據功能關系有：
ma( s 0 + s 1 )=
1
2
m
v 2C

解得： a=
( s 1 + s 2 ) 2 f 2
32( s 0 + s 1 )

故答案為：mg（s 0 +s 1 ），
m( s 1 + s 2 ) 2 f 2
32
，
( s 2 - s 1 ) f 2
4
或
( s 1 + s 2 ) 2 f 2
32 ( s 0 + s 1 )
．

④ 用如圖（甲）所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律。實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流

（1）C，B ； （2）

⑤ 用如圖5-8甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律.

答案：AC
解析：A：安裝抄打點計時器襲時,必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上,以減小摩擦阻力，故A正確。
B：應先接通電源後，再松開紙帶讓重物下落，使盡可能多的點打在紙帶上，以便觀察運動軌跡，故B錯誤。
C：開頭打出的幾點模糊不清，可利用後面清晰的點用½mv2²—½mv1²=mgΔh驗證機械能守恆，故C正確。
D：若重物下落初速度不為零（v0≠0），這樣也可以用½mv2²—½mv1²=mgΔh驗證機械能守恆，但測量重物下落高度不能從起始點算起，因為剛下落時h=0時½mv²不等於零，故D錯誤。
綜上分析：本題答案為AC。考察實驗操作與誤差。

⑥ 用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律．實驗所用的電源為學生電源，有交流（頻率為50Hz）和直流兩種

（1）在驗證機械能守恆定律的實驗中，需要驗證動能的增加量和重力勢能減小量是回否相等，質量可以約掉答，因此質量可以不測，所以沒必要用天平測量出重錘的質量．打點計時器應接交流電源，不能接直流電源．故不必要的步驟是A，操作不恰當的步驟是C．
（2）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：
s4-s1=3a1T2
s5-s2=3a2T2
s6-s3=3a3T2
為了更加准確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值，有：
a＝

a1+a2+a3
3
＝
(s4+s5+s6)?(s1+s2+s3)
9T2
，
代入數據解得：a=9.58m/s2．
（3）不合理．由於阻力的存在，第（2）問中求得的結果不是當地的重力加速度，不能用它來計算重力勢能的改變數
故答案為：（1）A，C；（2）9.58；（3）不合理．由於阻力的存在，第（2）問中求得的結果不是當地的重力加速度，不能用它來計算重力勢能的改變數．

⑦ 用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律．（1）下面測量工具必需的是A．天平 B．彈簧秤&nbs...

（1）在該實驗中，通過打點計時器來記錄物體運動時間，不需要秒錶，
由於驗證機械專能公式中可以把物屬體質量約掉，因此不需要天平，也不需要彈簧秤．
同時實驗中需要測量紙帶上兩點間的距離，所以需要刻度尺．
故選：C
（2）為了減少紙帶與限位孔間的摩擦阻力帶來的誤差，打點計時器的兩個限位孔中心連線應在一條豎直線上．實驗操作時，先接通打點計時器電源，再釋放紙帶．
（3）已知打點計時器所用電源頻率為50Hz，兩點間的時間為T=0.02s，
由此可知由0點到C點，重錘重力勢能的減少量△Ep=mgh=mgS3，
利用勻變速直線運動的推論
vC=

S4?S2
2T
=25（S4-S2），
（4）由於紙帶與打點計時器間有摩擦阻力和存在空氣阻力，所以在本實驗的實際測量，動能的增加量一定小於重力勢能的減小量．
故答案為：（1）C
（2）紙帶與限位孔之間的摩擦阻力；接通打點計時器電源；釋放紙帶；
（3）0.02；mgS3；25（S4-S2）
（4）小於

⑧ 某同學用如圖甲所示的實驗裝置做《驗證機械能守恆定律》的實驗．實驗時讓質量為m的重錘從高處由靜止開始

利用勻變速直線運動的推論 v
t
2
=
.
v

v C =
x AE
t AE
=
24cm
4×0.02s
=3m/s
E kC =
1
2
mv C 2 =0.90J
重力勢能減小量△版E p =mgh=0.2×9.8×0.5J=0.98J．
故答案為：權0.90，0.98．

⑨ 某同學利用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律． （1）請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯

（1）打點計時器不能使用直流電源，應使用交流電源．重物開始釋放時應緊靠打點計時器，否則打不到點或打的點太少．
（2）E點的速度等於DF段的平均速度，所以 v E =
h 5 - h 3
2T
．
故答案為：（1）打點計時器應使用交流電源，重物釋放時應緊靠打點計時器．（2）
h 5 - h 3
2T

⑩ 用如圖5－8甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律。 小題1:實驗小組A不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部


小題1:0.142J，0.140J
小題2:F＝m[g－ ]

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