- 验证机械能守恒定律
- 共364题
机械能守恒定律是高中物理中的重要定律．在“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）下列说法正确的是______．
A．要先用天平称重物的质量
B．先松开纸带让重物下落再接通电源
C．先接通电源让打点计时器打点稳定后再松开纸带让重物下落
D．要把打点计时器竖直架稳
（2）利用本实验可进一步测量当地的重力加速度．选好符合要求的纸带，测量起点到各点的距离h．并计算出各点的速度v，以h为纵轴，以
正确答案
（1）A：由mgh=
B、C：试验时应先接通电源让打点计时器打点稳定后松开纸带让重物下落，故B错误，C正确．
D：为减小打点计时器与纸带间的摩擦力，故打点计时器应竖直架稳，故D正确．
故选：CD
（2）由mgh=
故答案为：（1）CD
（2）g=
某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．
（1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？______．
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=______cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为______m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、______和______（文字说明并用相应的字母表示）．
（3）本实验通过比较______和______在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．
正确答案
（1）当气垫导轨接通电源后，导轨可以认为是光滑的，判断是否水平的方法是：接通电源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）．
（2）游标卡尺主尺读数为0.5cm，游标尺上第2个刻度与主尺上某一刻度对齐，则游标读数为2×0.1=0.2mm=0.02cm，所以最终读数为：0.5cm+0.02cm=0.52cm；
由于遮光条通过光电门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，因此滑块经过光电门时的瞬时速度为：v=
根据实验原理可知，该实验中需要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能是否守恒，故需要测量的物理量为：滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s，滑块的质量M．
（3）钩码和滑块所组成的系统为研究对象，其重力势能的减小量为mgs，系统动能的增量为：
d
△t
)2，因此只要比较二者是否相等，即可验证系统机械能是否守恒．
故答案为：（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）．
（2）0.52； 0.43；滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s；滑块的质量M；
（3）mgs； 
验证机械能守恒定律的实验采用重物由静止自由下落的方法：
（1）若实验中所用重锤质量m=1kg，打点纸带如图所示（O点为自由下落的起始点），打点时间间隔为0.02s，则记录D点时，重锤的速度vD=______，重锤动能EKd=______．从开始下落起至D点，重锤的重力势能减少量是______，因此可得出的结论是______．（结果均保留三位小数）
（2）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以
正确答案
（1）因为重锤做的是匀变速直线运动，故D点的速度等于CE两点的平均速度：
vD=
EKd=
重力势能减少量是：mgh=1×10×32.72×10-3=0.301J
减少的重力势能和增加的动能几乎相等，故结论是：在忽略阻力的情况下，重锤机械能守恒
（2）由mgh=
故答案为：（1）0.768；0.295；0.301
（2）C
验证机械能守恒定律的实验采用重物由静止自由下落的方法：
（1）若实验中所用重锤质量m=1kg，打点纸带如图所示（O点为自由下落的起始点），打点时间间隔为0.02s，则记录D点时，重锤的速度vD=______，重锤动能EKd=______．从开始下落起至D点，重锤的重力势能减少量是______，因此可得出的结论是______．（结果均保留三位小数）
（2）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以
正确答案
（1）因为重锤做的是匀变速直线运动，故D点的速度等于CE两点的平均速度：
vD=
EKd=
重力势能减少量是：mgh=1×10×32.72×10-3=0.301J
减少的重力势能和增加的动能几乎相等，故结论是：在忽略阻力的情况下，重锤机械能守恒
（2）由mgh=
故答案为：（1）0.768；0.295；0.301
（2）C
“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法（保留三位小数，取重力加速度g=10 m/s2）
（1）下列器材中不必要的是______（只需填字母代号）
A．重物B．纸带C．天平D．电源
（2）若实验中所使用的重物质量为m=1kg，打点纸带如图所示，数据都从同一点O开始测量，A、B、C为连续的三个点，若以起始点O点为参考点，打点计时间隔为0.02s，则记录B点时，重物的速度vB=______m/s，重物的动能为Ek=______；从开始下落到B点，重物的重力势能改变量是△EP=______，因此，可以得出的结论是______．
正确答案
（1）根据重物下落过程中机械能守恒的表达式可知，物体的质量可以约掉，因此本实验中不需要天平，故ABD错误，故C正确．
故选C．
（2）B点的速度为：vB=
重物的动能为：Ek=
重力势能的该变量为：mghOB=0.181（J）
由于重物下落时克服阻力做功，因此重力势能减小量略大于动能增加量，故在误差范围内机械能守恒．
故答案为：0.600m/s，0.180J，0.181J，误差范围内机械能守恒．
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