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用图甲装置来验证机械能守恒定律

 发布时间：2025-04-06 05:59:43

㈠ 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．已知当地的重力加速度g=9.80m/s2①实验小组选

①当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了△Ep=mgh2=m×9.80×0.1915J=1.88m．
此时重锤的动专能比开始下落时增加了属△Ek＝

1
2
mvB2＝
1
2
×m×(
h3?h1
4T
)2=
1
2
×m×(
0.2786?0.1201
4×0.02
)2=1.96m．
动能的增加量大于重力势能的减小量原因可能是实验时先释放了纸带，然后再合上打点计时器的电键 或者 释放纸带时手抖动了．
②根据机械能守恒定律有：mgh=
1
2
mv2，v2=2gh，知
1
2
v2与gh成正比，因为该实验是运用了乙图的纸带，可能实验时先释放了纸带，然后再合上打点计时器的电键，知测量的h为零，速度不为零．故D正确．图线的斜率等于重力加速度g．
故答案为：①1.88m，1.96m，该实验小组做实验时先释放了纸带，然后再合上打点计时器的电键或者释放纸带时手抖动了
②D，重力加速度g

㈡ 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

㈢ 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．已知当地的重力加速度 g ＝9.80m/s 2 （1）

BCD；1.98m；1.96m。

㈣ 用如图所示装置进行“验证机械能守恒定律”的实验，在实验中应（）A．先释放纸带，再接通电源B．用手

A、开始记录时抄，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A错误．
B、实验开始时要使纸带处于竖直状态，用手或者夹子固定纸带上端，然后静止释放，故B错误．
C、该实验是验证机械能守恒定律的实验．因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒．如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证了，故C错误．
D、释放纸带前，重锤应靠近打点计时器，这样可以充分利用纸带，故D正确．
故选：D．

㈤ 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

㈥ 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．已知当地的重力加速度g=9.80m/s 2 ①实验小组

①1.88m，1.96m，该实来验小组做实验时源先释放了纸带，然后再合上打点计时器的电键 或者 释放纸带时手抖动了；②D，重力加速度g

㈦ 某实验小组利用图（甲）所示装置进行验证机械能守恒定律的实验．图（乙）是一条实验中所打的纸带，O点是

（1）A、验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不必要测量物体的质量．故A错误

1
2
×0.1×3.102=0.481J．
（3）vD=3.10m/s，vD2＝3.102＝9.61m2/s2．
图线如图所示．验证重锤在自由下落过程中机械能守恒的依据是图线为通过坐标原点的一条直线，斜率与2g基本相等．
故答案为：（1）CD，（2）0.487，0.481．（3）3.10，9.61，如图所示，图线为通过坐标原点的一条直线，斜率与2g基本相等．

㈧ 用如图甲所示的实验装置验证m1、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

①由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，
可知打第5个点时的速度为：
v5=

0.2160+0.2640
2×0.1
=2.4m/s，
②物体的初速度为零，所以动能的增加量为：
△EK=
1
2
（m1+m2）v52=
1
2
×0.2×2.42J=0.58J
重力势能的减小量等于物体重力做功，故：△EP=W=mgh=0.59J；
由此可知动能的增加量和势能的减小量基本相等，因此在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒．
③本题中根据机械能守恒可知，mgh=
1
2
mv2，
即有：
1
2
v2=gh，所以出
1
2
v2-h图象中图象的斜率表示重力加速度，
由图可知，斜率k=9.7，故当地的实际重力加速度g=9.7m/s2．
故答案为：①2.4，②0.58，0.59，③9.7．

㈨ 某同学用图（甲）的装置验证机械能守恒定律：（1）安装打点计时器时，穿过纸带的两个限位孔必须处在_____

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；
②为增加有效点个数，要先接通电源，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

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