热门试卷

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）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=____________mm；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Δt=1.2×10-2 s，则滑块经过光电门时的瞬时速度____________m/s。（此空保留三位有效数字）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）。

（2）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。

用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对图中纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A．按照图示的装置安装器件；

B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；

C．用天平测出重锤的质量；

D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；

E．测量纸带上某些点间的距离；

F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

其中没有必要进行的步骤是______________，操作不当的步骤是______________。

（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图所示。使用电流的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a=______________。（用s1、s2、s3、s4及f表示） 

（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是重锤和纸带下落过程存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小。若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是______________。试用这些物理量和纸带上的数据符号表示重锤和纸带在下落的过程中AE段平均阻力大小F=______________。

利用如图所示的装置可以探究系统机械能守恒，在滑块B上安装宽度为L（较小）的遮光板（遮光板质量忽略不计），把滑块B放在水平放置的气垫导轨上，通过跨过定滑轮的绳与钩码A相连，连接好光电门与数字毫秒计，两光电门间距离用S表示。数字毫秒计能够记录滑块先后通过两个光电门的时间、，当地的重力加速度为g。请分析回答下列问题：

（1）为完成验证机械能守恒的实验，除了上面提到的相关物理量之外，还需要测量的量有_____________（均用字母符号表示，并写清每个符号表示的物理意义）；

（2）滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度=_____________、=_____________（用题中已给或所测的物理量符号来表示）；

（3）在本实验中，验证机械能守恒的表达式为：_____________（用题中已给或所测的物理量符号来表示）。

“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的（甲）或（乙）方案来进行。

（1）比较这两种方案，____________（填“甲”或“乙”）方案好些，主要理由是____________。

（2）某小组的同学选用图甲的方案实验，进行了如下操作，其中错误的是____________。

A．将打点计时器竖直固定在铁架台上

B．将长约0.5m的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方

C．先松开纸带，再接通电源，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打下一系列的点

D．换几条纸带，重复上面实验

E．在打出的纸带中挑选第一、第二两点间距接近2mm，且点迹清楚的纸带进行测量，先记下O点（第一个点）的位置，再从后面较清晰的任意点开始依次再取四个计数点A、B、C、D，求出相应位置对应的速度及其下落的高度

F．将测量数据及计算结果填入自己 设计的表格中

G．根据以上测得数据计算重力势能的减少量和对应的动能的增加量，验证机械能守恒定律

（3）选出一条纸带如图所示，其中O点为起点，A、B、C为三个计数点，打点计时器打点周期为0.02s，用最小刻度为mm的刻度尺，测得OA=11.13cm，OB=17.69cm，OC=25.9cm。这三个数字中不符合有效数字要求的是____________，重锤的质量为m=0.2kg，根据以上数据，求当打点针打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了____________J；这时它的动能增加量是____________J。（g取10m/s2，结果保留三位有效数字）

（4）实验中往往出现重锤动能的增加量小于重力势能的减少量的情况，其主要原因是________________________。