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用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律

 发布时间：2021-02-05 08:44:57

① 用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，有输出电压为6V、频率为50Hz的交

（1）打点计时器使用的是交流电源，故B中将打点计时器接到电源的“直流输出”上错误，应该使用交流电源；
C、实验时，应先接通打点计时器电源后释放重物，由于重物运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．
（2）重力势能减小量等于：△Ep=mgh=0.300×9.8×（0.0442+0.0480）J=0.271J．
在匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，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）在该实验中，由于摩擦力、空气阻力等阻力的存在，重锤减小的重力势能总是稍稍大于重锤动能的增加量；若重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加量，而且比较明显，就要考虑阻力太大的原因．在该实验过程的步骤A中，没有检查打点计时器的两个限位孔是否在同一条竖直线上，导致摩擦力太大，应该是导致误差太大的主要原因．
故答案为：（1）B：打点计时器应该使用交流电，C：应该先通电再释放纸带；（2）0.271J，0.264；（3）实验过程中存在摩擦阻力．

② 用如图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律．（1）为了减少______带来的误差，打点计时器的两个限位孔

（1）为了减少纸带与限位孔间的摩擦阻力带来的误差，打点计时器的两个限位孔中心连线应在专一条竖直线属上．
（2）实验操作时，先接通打点计时器电源，再释放纸带．
（3）为验证重锤对应B点和F点时的机械能是否相等，需要求出重锤对应于B、F两点的瞬时速度，做匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，应测量A、C两点间的距离，E、G两点间的距离和B、F两点间的距离．
（4）重锤重力势能的减少量△Ep=mgh=0.235J．
故答案为：（1）纸带与限位孔之间的摩擦阻力；（2）接通打点计时器电源；释放纸带；（3）A、C；E、G；（4）0.235．

③ 用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两

（1）B：将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当．
C：因为我们是比较mgh、
1
2
m v 2 的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C没有必要．
故答案为：C，B．
（2）重力势能的减小量等于重力做功大小，故有：
△E P =mg（s 0 +s 1 ）
由题意可知，各个点之间的时间间隔为 T=
1
f
，匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出C点的速度大小为：
v C =
(s 1 + s 2 ) f 2
16

所以动能的增量为：
△ E K =
1
2
m
v 2C
=
m( s 1 + s 2 ) 2 f 2
32

重锤下落时做匀加速运动，因此由逐差法得：
a=
( s 2 - s 1 )
4 T 2
=
( s 2 - s 1 ) f 2
4

或者从O到C根据功能关系有：
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 )

故答案为：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 用如图（甲）所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流

（1）C，B ； （2）

⑤ 用如图5-8甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.

答案：AC
解析：A：安装抄打点计时器袭时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力，故A正确。
B：应先接通电源后，再松开纸带让重物下落，使尽可能多的点打在纸带上，以便观察运动轨迹，故B错误。
C：开头打出的几点模糊不清，可利用后面清晰的点用½mv2²—½mv1²=mgΔh验证机械能守恒，故C正确。
D：若重物下落初速度不为零（v0≠0），这样也可以用½mv2²—½mv1²=mgΔh验证机械能守恒，但测量重物下落高度不能从起始点算起，因为刚下落时h=0时½mv²不等于零，故D错误。
综上分析：本题答案为AC。考察实验操作与误差。

⑥ 用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，有交流（频率为50Hz）和直流两种

（1）在验证机械能守恒定律的实验中，需要验证动能的增加量和重力势能减小量是回否相等，质量可以约掉答，因此质量可以不测，所以没必要用天平测量出重锤的质量．打点计时器应接交流电源，不能接直流电源．故不必要的步骤是A，操作不恰当的步骤是C．
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：
s4-s1=3a1T2
s5-s2=3a2T2
s6-s3=3a3T2
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值，有：
a＝

a1+a2+a3
3
＝
(s4+s5+s6)?(s1+s2+s3)
9T2
，
代入数据解得：a=9.58m/s2．
（3）不合理．由于阻力的存在，第（2）问中求得的结果不是当地的重力加速度，不能用它来计算重力势能的改变量
故答案为：（1）A，C；（2）9.58；（3）不合理．由于阻力的存在，第（2）问中求得的结果不是当地的重力加速度，不能用它来计算重力势能的改变量．

⑦ 用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．（1）下面测量工具必需的是A．天平 B．弹簧秤&nbs...

（1）在该实验中，通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，
由于验证机械专能公式中可以把物属体质量约掉，因此不需要天平，也不需要弹簧秤．
同时实验中需要测量纸带上两点间的距离，所以需要刻度尺．
故选：C
（2）为了减少纸带与限位孔间的摩擦阻力带来的误差，打点计时器的两个限位孔中心连线应在一条竖直线上．实验操作时，先接通打点计时器电源，再释放纸带．
（3）已知打点计时器所用电源频率为50Hz，两点间的时间为T=0.02s，
由此可知由0点到C点，重锤重力势能的减少量△Ep=mgh=mgS3，
利用匀变速直线运动的推论
vC=

S4?S2
2T
=25（S4-S2），
（4）由于纸带与打点计时器间有摩擦阻力和存在空气阻力，所以在本实验的实际测量，动能的增加量一定小于重力势能的减小量．
故答案为：（1）C
（2）纸带与限位孔之间的摩擦阻力；接通打点计时器电源；释放纸带；
（3）0.02；mgS3；25（S4-S2）
（4）小于

⑧ 某同学用如图甲所示的实验装置做《验证机械能守恒定律》的实验．实验时让质量为m的重锤从高处由静止开始

利用匀变速直线运动的推论 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
重力势能减小量△版E p =mgh=0.2×9.8×0.5J=0.98J．
故答案为：权0.90，0.98．

⑨ 某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律． （1）请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错

（1）打点计时器不能使用直流电源，应使用交流电源．重物开始释放时应紧靠打点计时器，否则打不到点或打的点太少．
（2）E点的速度等于DF段的平均速度，所以 v E =
h 5 - h 3
2T
．
故答案为：（1）打点计时器应使用交流电源，重物释放时应紧靠打点计时器．（2）
h 5 - h 3
2T

⑩ 用如图5－8甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。 小题1:实验小组A不慎将一条选择好的纸带的前面一部


小题1:0.142J，0.140J
小题2:F＝m[g－ ]

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