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用如图甲所示装置验证机械能

 发布时间：2025-02-10 09:09:48

A. 某同学用如图甲的装置验证机械能守恒定律：（1）安装打点计时器时，纸带的两个限位孔必须处在同一______

①要减小限位孔对纸带的摩擦阻力，两个限位孔一定要处在同一条竖直线上；回
②为增加有效点个数，要先答接通电源，后释放纸带；
③匀变速运动，速度均匀变化，v3变化大，不在误差范围内；
④根据机械能守恒定律，有：mgh=

1
2
mv2，
解得：v2=2gh；
故斜率k=2g，g=
k
2
；
由于阻力的存在，实际加速度偏小，故g值偏小；
故答案为：（1）竖直（2）纸带（3）v3（4）
k
2
，偏小

B. 某同学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，可以提供输出电压为6V的交

（1）①B：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：因为我专们是比较mgh、

1
2
mv2的大属小关系，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）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B点的速度大小为：
vB=
xAC
tAC
=
0.2168?0.1431
2×0.02
=1.84m/s
（3）他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以
v2
2
为纵轴、以h为横轴画出的图象，
根据
1
2
v2=gh，所以应是图中的C．
故答案为（1）①C；B；
（2）1.84；
（3）C．

C. 某同学利用如图甲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

（1）物体在光滑轨道上下落时，机械能守恒有：mgh=

1
2
mv2 ①
平抛后有：S=v0t ②
H=
1
2
gt2 ③
联立①②③解得：S2=4Hh．
（2）对比实验结果与理论计算得到的s2-h关系图线中发现：自同一高度静止释放的钢球，也就是h为某一具体数值时，理论的s2数值大于实验的s2数值，根据平抛运动规律知道同一高度运动时间一定，所以实验中水平抛出的速率小于理论值．所以图线b是实验得到的S2-h图线．
（3）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转动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于“理论”速率．
所以造成上述误差的可能原因是小球与轨道间存在摩擦力．
故答案为：（1）4Hh．
（2）b．
（3）小球与轨道间存在摩擦力．

D. 用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点

（1）通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离．故A、D正确，B、C错误．
（2）其中操作不当的步骤是：
B、将打点计时器接到电源的“交流”上
C、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故选BC．
（3）利用匀变速直线运动的推论得：vc＝

xAE
tAE
＝
(s1+s2)f
4

故答案为：（1）AD
（2）BC
（3）
(s1+s2)f
4

E. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连

（1）计数点5的瞬时速度v5＝

x46
2T
＝
(21.60+26.40)×10?2
0.2
m/s=2.4m/s；则系统动能的增加量△Ek＝
1
2
(mA+mB)v52=
1
2
×0.4×2．42＝1.15J．
系统重力势回能的减小量△Ep=（答mA-mB）gx=0.2×9.8×（38.4+21.6）×10-2J=1.18J．
在误差允许的范围内，mA、mB组成的系统机械能守恒；
（2）根据系统机械能守恒定律得，(mA?mB)gh＝
1
2
(mA+mB)v2，
解得
1
2
v2＝
mA?mB
mA+mB
gh
图线的斜率k=
mA?mB
mA+mB
g=
5.82
1.20

代入数据得，g=9.7m/s2．
故答案为：（1）1.15，1.18，在误差允许的范围内，mA、mB组成的系统机械能守恒；
（2）9.7．

F. 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误

（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vE＝

h5?h3
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）
h5?h3
2T

G. 用图甲所示装置验证机械能守恒定律时，所用交流电源的频率为50Hz，得到如图乙所示的纸带．选取纸带上打出

（1）抄A、为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，A正确．
B、为了保证纸带在竖直方向做自由落体，实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，B正确．
C、实验时，先接通打点计时器电源再放手松开纸带，故C错误．
D、为了减小测量数据h的相对误差，数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，D错误．
故选：AB．
（2）重物减少的重力势能为：
△Ep=mgh=mg（s0+s1）=0.1kg×9.8m/s2×（19.00+8.36）×10-2m≈0.27J
vc=

s1+s2
4T
=
0.0836+0.0988
0.08
=2.28m/s
（3）他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以
v2
2
为纵轴、以h为横轴画出的图象，
根据
1
2
v2=gh可知，应为过原点的直线，C正确、ABD错误．
故选：C
（4）由于阻力的作用重物减小的重力势能总是略大于增加的动能，这里的阻力主要来源于重物受到的空气阻力和纸带与打点计时器之间的摩擦阻力．
故答案为：（1）AB；（2）2.68（2.67～2.69都算对），2.28；（3）C；（4）重物受到空气阻力或纸带与打点计时器之间的摩擦阻力

H. 某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”，在本实验中：（1）现有器材、打点计时器、

（1）在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距回离，以及通过纸带答上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表．重锤的质量可测可不测，所以不需要秒表；
实验中产生误差的主要原因是摩擦阻力的影响．
（2）重力势能减小量△Ep=mgh=mg（sE-sA）
利用匀变速直线运动的推论得：
vA=

sB
2T

vE=
sF?sD
2T

动能的增加量为△Ek=
1
2
mvE2-
1
2
mvA2=
m
8T2
[(sF?sD)2-
s
2

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