- 验证机械能守恒定律
- 共364题
某同学在“验证机械能守恒定律”的实验中，用质量为0.50kg 的重物拖着纸带由静止开始下落，在下落过程中，打点计时器打出了一条纸带．在纸带上选取三个相邻的计数点A、B、C，相邻计数点间的时间间隔T=0.08s，O恰好为重物开始下落时记录的点，各计数点到O点的距离如图所示．当地的重力加速度g取9.80m/s2．计时器在从记录点O到记录点B的过程中，重物的重力势能减少量值为______，计时器记录点B时，重物的速率是______．（结果均保留三位有效数字）
正确答案
重物重力势能的减小量△Ep=mgh=0.50×9.8×0.3829J=1.88J．
B点的速率等于AC段的平均速度，则vB=
故答案为：1.88J，2.74m/s．
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或不当：
①______；②______．
（2）该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点A、B、C、D、E、F为计数点，测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5，若打点的时间间隔为T，则打E点时重物速度的表达式为vE=______．
正确答案
（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=
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）
在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为f（Hz），查得当地的重力加速度g（m/s2），测得所用的重物的质量为m（kg），实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点与O点的距离分别为s1（m）、s2（m）、s3（m）、s4（m）．根据以上数据可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于______J；动能的增加量等于______J，若等式______成立，则验证了机械能守恒定律．
正确答案
重力势能的减小量为△EP=mgs3．
C点的瞬时速度vC=
故答案为：（1）mgs3，
在用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”实验中，如图所示为实验得到的一条点迹清晰的纸带，把第一个点记做O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.78cm、70.00cm、77.58cm、85.52cm．根据以上数据重物由O点运动到B点，重力势能的减少量等于______J，动能的增加量等于______J．实际结果△Ep______△Ek（填：小于、等于、大于），其原因是______．（已知所用重物的质量为1.00kg，当地重力加速度g=9.80m/s2，结果取3位有效数字．）
正确答案
根据重力做功与重力势能的关系得：△Ep=-mghOB=-1.00×9.80×0.70=-6.86J，
故重物的重力势能减少量为6.86J
由匀变速直线运动的规律，中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，
即vB=
△Ek=
比较重力势能的减少量与动能的增加量：△EP=J6.86＞△Ek=6.84J
产生误差可能的原因是：重物下落受到阻力作用，必须克服摩擦力、空气阻力等做功．
故答案为：6.86，6.84，大于，重物下落受到阻力作用，必须克服摩擦力、空气阻力等做功．
甲同学使用如图1所示的装置来验证“机械能守恒定律”．
①下面是操作步骤：
a．按图1安装器材；
b．松开铁夹，使重锤带动纸带下落；
c．接通电火花计时器电源，使计时器开始工作d．进行数据处理：
e．根据需要，在纸带上测量数据．
把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列______．
②电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上，图2为实验中打出的一条纸带，从起始点O开始，将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D…，
电火花计时器打F点时，重锤下落的速度为______m/s．（保留到小数点后两位）
③如果已知重锤的质量为0.50kg，当地的重力加速度为9.80m/s2．从打O点到打F点的过程中，重锤重力势能的减少量为______J，重锤动能的增加量为______J．（保留到小数点后两位）
正确答案
①在明确实验原理的前提下，先安装实验器材，然后再进行实验，故具体步骤为：A、D、B、C、E、F．
答案为：a、c、b、e、d．
②在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，故C点的速度为：
vF=
故答案为：1.15（1.14---1.16）．
③重力势能的减小量等于重力做功大小，故有：
△Ep=mgsOF=0.35J，由于刻度尺在读数时需要估读，因此答案在0.34J---0.35J都正确．
故答案为：0.35（0.34---0.35）．
动能增量为：
△Ek=
故答案为：0.33（0.32---0.34）．
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