- 验证机械能守恒定律
- 共364题
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-h关系图。
(3)对比实验结果与理论计算得到的s2-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-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)“略”
(3)小于
(4)摩擦阻力
(1)在做“验证机械能守恒定律”的实验时,实验小组A不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏,剩下的一部分纸带上各点间的距离如图所示的数值,
已知打点计时器的周期为T=0.02s,重力加速度g=9.8 m/s2;重锤的质量为m,已知S1=0.98cm,S2=1.42cm,S3=1.78cm,则记录B点时重锤的动能EKB =______________J记录C点时重锤的动能EKC = 0.32mJ;重锤从B点到C点重力势能变化量是___________J,动能变化量是_____________J。从而可以得出结论:_____________________(计算结果保留3位有效数字)。
(2)在验证机械能守恒定律的实验中
①自由落下的重锤质量要大一些,这是为了减少_____________________________对实验的影响。
②实验中__________测定重锤的质量(填“要”或“不要”)。
正确答案
(1)0.180m;0.142m;0.140m;在误差允许的范围内,机械能守恒。
(2) ① 阻力;② 不要
在“验证机械能守恒定律”的实验中,如果纸带上前面几点比较密集,不够清楚,可舍去前面比较密集的点,在后面取一段打点比较清楚的纸带,同样可以验证。如图所示,取O点为起始点,各点的间距已量出并标注在纸带上,所用交流电的频率为50Hz,g取10m/s2,重锤的质量为m(为什么不需要测量其值?)。
(1)打A点时,重锤下落的速度为vA=________,重锤的动能EkA=_________。
(2)打F点时,重锤下落的速度为vF=_________,重锤的动能EkF= ___________。
(3)打点计时器自打A点开始到打出F点,重锤重力势能的减少量ΔEP=____________,动能的增加量为ΔEk=____________。
(4)根据纸带提供的数据计算,在误差允许的范围内,重锤从打点计时器打A开始到打出F点的过程中,得到的结论是________________________。
正确答案
(1)1.30m/s;0.85m
(2)2.28m/s;2.60m
(3)1.78m;1.76m
(4)在误差允许范围内,重锤下落过程中机械能守恒
在验证机械能守恒定律的实验中,某个小组的三位同学按照正确的操作选得纸带如图。其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g = 9.80 m/s2,打点计时器所用电源频率为f = 50 Hz,设重锤质量为1.00 kg。
(1)甲同学发现,图中的B是除起始点外打点计时器打下的第n个点。因此他用vB = ngT(T是打点计时器的打点周期)计算B点对应时刻物体的速度,这样得到的结果是重力势能的减少量_______动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)乙同学认为,可以利用O点到B点的距离hB计算B点对应时刻物体的速度vB=,这样得到的结果是重力势能的减少量_______动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)丙同学用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度,若hA = 9.51 cm,hB = 12.42 cm,hC = 15.70 cm,则丙同学算得该段重锤重力势能的减少量为_______J(计算结果保留三位有效数字,下同),而动能的增加量为________J,这样得到的结果是使重力势能的减少量_______动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”)。
正确答案
(1)小于
(2)等于
(3)1.22,1.20,大于
在用落体法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是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm)。
(1)甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度,则该段重锤重力势能的减少量为___________,而动能的增加量为___________(均保留3位有效数字,重锤质量用m表示)。这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量___________动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”),原因是______________________________;
(2)乙同学根据同一条纸带,同一组数据,也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,将打点计时器打下的第一个点O记为第1个点,图中的B是打点计时器打下的第9个点。因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度,得到动能的增加量,这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量___________动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”),原因是________________________________。
正确答案
(1)1.22m;1.13m;大于;v是实际速度,因为有摩擦生热,减少的重力势能一部分转化为内能
(2)小于;v是按照自由落体计算的,对应的下落高度比实际测得的高度要大
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