- 验证机械能守恒定律
- 共364题
在用自由落体运动验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作选得纸带如图。其中O点是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的三个点,该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm).已知打点计时器电源频率为50Hz,重锤质量为m=2kg,当地重力加速度g=9.80m/s2。
(1)用公式mv2/2=mgh时,对纸带上起始点的要求是_________,为此目的,所选择的纸带一、二两点间距应接近_________mm;
(2)根据上图所得数据,取O点到B点的运动过程来验证机械能守恒定律,该段过程重锤重力势能的减小量为_________J,物体从O点到B点过程动能的增加量为_________J(均保留三位有效数字)。这样他发现重力势能的减小量_________(填“大于”或“小于”)动能的增加量,造成这一误差的原因是_________;
(3)根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落距离h,则以v2为纵轴,以h为横轴画出的图线应是如下图中的_________。
正确答案
(1)纸带的第一个点O为纸带的起始点,2
(2)2.43,2.40,大于,重锤拉着纸带落下时受到了阻力
(3)C
验证机械能守恒定律的实验中:质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示(相邻记数点时间间隔为0.02s),长度单位cm,那么打点计时器打下记数点B时,物体的速度vB=______m/s;从起点O到打下记数点B的过程中重力势能减少量是△Ep=______J,此过程中物体动能的增加量△Ek=______J(g取9.8m/s2,所有结果保留两位有效数字.);通过计算,数值上△Ep______△Ek(填“>”“=”或“<”),这是因为______;最后得出实验的结论是
______.
正确答案
中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小:
vB===0.98m/s
△Ep=mgh=1×10×5.01×10-2=0.49J
△Ek=mvB2=×1×0.982=0.48J,
通过计算可以看出△EP>△EK,这是因为纸带和重錘运动过程中受阻力,
最后得出实验的结论是:在实验误差允许的范围内机械能守恒.
故答案为:0.98m/s,0.49J,0.48J,>,纸带和重錘运动过程中受阻力;在实验误差允许的范围内机械能守恒.
在《验证机械能守恒定律》的实验中,质量m为1.0kg的重物自由下落,带动纸带打出一系列的点,如图所示.相邻计数点间的时间间隔为0.02s,距离单位为cm.g取9.8m/s2.
(1)打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=______m/s;
(2)从起点O到打下计数点B的过程中物体的动能增加量△EK=______J,重力势能减少量△EP=______J.(结果保留两位有效数字)
(3)实验的结论是______.
正确答案
(1)物体通过B点的速度vB==m/s=0.98m/s.
(2)从起点O到打下计数点B的过程中物体的动能增加量△EK=mvB2=×1×9.82=0.48J;
重力势能减小量△Ep=mgh=1×9.8×0.0501=0.49J.
(3)在误差允许的范围内,重力势能的减小量与动能的增加量相等,知物体在下落过程中机械能守恒.
故答案为:(1)0.98
(2)0.48,0.49
(3)在误差允许的范围内,物体在下落过程中机械能守恒.
气垫导轨可以在导轨和滑块之间形成一薄层空气膜,使滑块和导轨间的摩擦几乎为零,因此可以利用气垫导轨装置来验证机械能守恒定律.
(1)如图所示,做实验时,将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器(图中未画出),可读出遮光条通过光电门的时间为△t,用游标卡尺测得遮光条宽度为d,用刻度尺测得释放位置到光电门中心的距离为x,气垫导轨总长为L,其最右端离桌面的高度为h,滑块和遮光条总质量为M,已知重力加速度为g,这一过程中滑块减少的重力势能表达式为______,滑块获得的动能表达式为______;(以上表达式均用已知字母表示)
(2)某实验小组在一次实验后,通过数据发现,滑块获得的动能略大于其减少的重力势能,可能的原因是______.
正确答案
(1)这一过程滑块减小的重力势能△Ep=MgH=Mgx,滑块通过光电门的速度v=,则滑块获得动能△Ek=Mv2=M()2.
(2)上述过程是重力势能向动能转化的过程,因此当滑块获得的动能略大于其减少的重力势能时,其原因可能是释放时滑块有初速度、或测量释放位置到光电门中心的距离x的值偏小、或测量遮光条宽度d偏大.
故答案为:(1)Mgh,M(
d
△t
)2,释放时滑块有初速度、或测量释放位置到光电门中心的距离x的值偏小、或测量遮光条宽度d偏大.
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:
请在坐标纸上作出s2一h关系图。
(3)对比实验结果与理论计算得到的s2一h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____________(填“小于”或“大于”)理论值。
(4)从s2一h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_______________________。
正确答案
(1)4Hh
(2)
(3)小于
(4)摩擦,转动(回答任一即可)
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