- 验证机械能守恒定律
- 共364题
（1）用打点计时器研究物体的自由落体运动，得到如图一段纸带，测得AB=7.65cm，BC=9.17cm．已知交流电频率是50Hz，则打B点时物体的瞬时速度为______m/s（保留三位有效数字），该落体运动的加速度为______m/s2．（保留三位有效数字），如果实验测出的重力加速度值比公认值偏小，可能的原因是______．
（2）用气垫导轨装置验证机械能守恒定律，先非常好的把导轨调成水平，然后用垫块把导轨一端垫高，测得两光电门G1和G2之间的竖直高度差H=0.1m，质量为m=500g的滑块上面装有L=1.5cm的挡光片，它由轨道上端任一处滑下，测得滑块通过光电门G1和G2的时间分别为2.5×10-2S和1×10-2S，当地重力加速度g=9.8m/s2，则可以算出滑块通过光电门G1和G2这段过程中动能的增加量△EK=______J（保留三位有效数字），重力势能的减小量△EP=______J，（保留三位有效数字）由此可以得出的结论是：______
正确答案
（1）由图象结合交流电频率是50Hz，可知AB、BC它们之间的时间间隔都是T=0.04s，
根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度
可得：vB=
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2
得：a=
所以：a=9.50m/s2如果实验测出的重力加速度值比公认值偏小，可能的原因是下落过程中有存在阻力等．
（2）由于光电门的宽度L很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门1速度v1=
滑块通过光电门2速度v2=
根据动能的定义式得出：
动能的增加量△EK=
重力势能的减小量△EP=mgh=0.5×9.8×0.1=0.490J
由此可以得出的结论是：在误差允许的范围内，滑块在运动过程中机械能守恒．
故答案为：（1）2.10，9.50，下落过程中存在阻力等．
（2）0.4730.490在误差允许的范围内，滑块在运动过程中机械能守恒．
用落体法验证机械能守恒定律的实验中：
（1）有下列器材可供选用：电磁打点计时器、铁架台（带铁架）、带铁夹的重物、复写纸、纸带、秒表、导线、开关、天平，其中不必要的器材是______；缺少的器材是交流电源，______．
（2）供选择的重物有以下四个，应选择______
A．质量为100g的木球B．质量为10g的砝码 C．质量为200g的重锤D．质量为10g的塑料球
（3）若实验中所用重锤质量为m=1kg，打点纸带如图1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为______J，因此可得出的结论是______．（结果均保留三位有效数字）
（4）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以v2/2为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图2中的______
正确答案
（1）其中不必要的器材是：因为我们是比较mgh、
在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度，因此还需要刻度尺，交流电源．
故答案为：秒表、天平；刻度尺，交流电源．
（2）由于实验中受到空气阻力和纸带的摩擦阻力，所以我们应找体积较小，质量较大的物体作为研究对象．
故选C．
（3）变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出D点的速度大小为：
vD=
EkD=
重力势能减少量是：mgh=1×9.8×32.72×10-3=0.321J
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．
故答案为：0.768；0.295；0.301，在忽略阻力的情况下，重锤机械能守恒．
（4）根据机械能守恒有mgh=
故选C．
某同学利用如图甲的实验装置测量重力加速度．
（1）该同学开始实验时情形如图甲所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：①______；②______．
（2）该同学经修改错误并正确操作后得到如图乙所示的纸带，取连续六个点A、B、C、D、E、F为计数点，测得A点到B、C、D、E、F的距离分别为h1，h2，h3，h4，h5．若打点的频率为f，则打E点时重物的速度表达式vE=______；若分别计算出各计数点的速度值，并画出速度的二次方（v2）与对应重物下落的距离（h）的关系如图丙所示，则重力加速度g=______m/s2．
（3）若当地的重力加速度值g=9.8m/s2，你认为该同学测量值存在偏差的主要原因是______．
正确答案
（1）打点计时器使用交流电源，而该题中接了直流电；重物离打点计时器太远，这样纸带上上所打点很少，不利于减小误差．
故答案为：打点计时器接了直流电；重物离打点计时器太远．
（2）匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，从D点到F点的时间为：tDF=2T=
vE=
根据mgh=
故答案为：
（3）由于重物下落过程中不可避免的受到摩擦阻力作用，因此所测的重力加速度偏小．
故答案：重锤受摩擦阻力作用．
某同学做“验证机械能守恒定律”的实验时，不慎将一条选择好的纸带前面的一部分弄坏了，剩下的一段纸带上的各个点之间的距离被他测得( 单位：cm) ，数据如图所示，已知打点计时器工作的频率为50Hz，重力加速度g=9.8m/s2.
(1)利用这段纸带，通过计算说明重锤通过2，5两个点间的机械能守恒；
(2)分别说明为什么得到的结果是重力势能的减少量△Ep稍大于重锤动能的增加量△Ek.
正确答案
解：(1)由平均速度法公式可分别求出2，5两个点的瞬时速度
v2=1.50 m/s，v5=2.08 m/s
2，5两个点之间的距离h=0.108 m
所以重力势能的减少量△Ep=mgh=1.06 mJ
动能的增加量
比较△Ep和△Ek可知
若考虑实验误差，可以认为机械能守恒定律成立
(2)由以上处理过程可以看出：
瞬时速度v2和v5的计算是准确的，
△Ek的计算是准确的，重力势能的计算也是准确的
但重锤下落过程中不可避免地要克服阻力做功
另一部分用来转变为重锤的动能
△Ep=△Ek+W
所以有 △Ep>△Ek
某同学在进行“验证机械能守恒定律”的实验：
(1)若实验中所用重物的质量＝1kg，打点纸带如图甲所示，打点时间间隔为0.02s，则记录点时，重物的速度＝________，重物动能＝________.从开始下落到至点，重物的重力势能减少量是________，因此可得出的结论是____ (2)根据纸带算出相关各点的速度，量出下落距离，则以为纵轴，以为横轴画出的图线应是如图乙中的________．
正确答案
(1)0.59m/s；0.17J；0.17J 在实验误差范围内，重物动能的增加等于重物重力势能的减少
(2)C
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