- 验证机械能守恒定律
- 共364题
如图所示，将轻弹簧放在光滑的水平轨道上，一端与轨道的A端固定在一起，另一端正好在轨道的B端处，轨道固定在水平桌面的边缘上，桌边悬一重锤．利用该装置可以找出弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系．
（1）为完成实验，还需下列哪些器材？答：______．
A．秒表 B．刻度尺 C．白纸 D．复写纸 E．小球 F．游标卡尺
（2）如果在实验中，得到弹簧压缩量x和小球离开桌面后的水平位移s的一些数据如下表，则得到的实验结论是______．
正确答案
（1）弹簧释放后，小球在弹簧的弹力作用下加速，弹簧与小球系统机械能守恒，小球离开桌面后，做平抛运动，根据平抛运动的知识可以求平抛的初速度，从实验数据得出弹簧的压缩量与小球的射程的关系，再从前面的结论得到弹性势能与小球的射程的关系，最后综合出弹簧的弹性势能EP与弹簧长度的压缩量x之间的关系．所以该实验中需要的器材有：B．刻度尺，用来测量弹簧压缩量x和小球离开桌面后的水平位移s
C．白纸，D．复写纸，E．小球，小球平抛后落在放有复写纸的白纸上，确定落地的位置．
故选BCDE．
（2）释放弹簧后，弹簧储存的弹性势能转化为小球的动能
Ep=
小球接下来做平抛运动，有
s=vt ②
h=
由①②③式可解得
Ep=
由④的结论知：EP∝s2，
题目表格中给定的数据可知s∝x，综上可知：EP∝s2故弹簧的弹性势能EP与弹簧长度的压缩量x之间的关系为EP∝x2，即 弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的平方成正比．
故答案为：（1）BCDE
（2）弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的平方成正比
在“验证机械能守恒定律”的实验中采用重物自由下落的方法．
（1）某同学列举实验中用到的实验器材为：铁架台、打点计时器及复写纸片、纸带、秒表、低压交流电源、导线、重锤、天平，其中不必要的是______；缺少的是______．
（2）用公式
（3）如果以
正确答案
（1）其中不必要的器材是：秒表，通过打点计时器打出的点可以计算时间．
天平，因为我们是比较mgh、
缺少的是刻度尺，我们需要刻度尺测量计数点间的距离．
（2）用公式
（3）利用v2-h图线处理数据，如果mgh=
故答案为：（1）秒表、天平；刻度尺（2）初速度为零；2mm（3）D；g
使用质量为m的重锤和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了物体在不同时刻的位置，那么纸带的______端与重物相连．设打点计时器的打点周期为T，且O为打下的第一个点．当打点计时器打点“3”时，物体的动能表达式为______．
正确答案
重物的速度越来越快，则相等时间内的位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连．
点3的瞬时速度等于2、4之间的平均速度，有：v3=
则点3的动能Ek=
故答案为：左端，Ek=
在“验证机械能守恒定律”的实验中，将夹有纸带的重物由静止释放，所打纸带如图所示，相邻点迹间的时间间隔为0.02s（图中数据单位是cm）．
（1）纸带的______（填“左”或“右”）端与重物相连；
（2）打点计时器打B点时，重物下落的速度vB为______m/s．
正确答案
（1）从O到C可以看出，相等时间内的位移越来越大，则纸带的左端与重物相连．
（2）B点的速度等于AC段的平均速度，则vB=
故答案为：（1）左，（2）0.98
在“验证机械能守恒定律”的实验中，
（1）选出一条纸带如图所示，其中O点为起始点（速度为零为）取A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz交流电，用最小刻度为mm的刻度尺，测得OA=11.10cm，OB=17.69cm，OC=25.00cm，设重锤的质量为m，取g=9.8m/s2，根据以上数据，当振针打到B点时，重锤的重力势能比开始下落时减小了______，这时它的动能是______，
结论是：在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．为增加该实验小组实验结果的可靠性，你认为应该______
（2）该同学从实验结果发现，当使用钩码拉动纸带下落时，加速度比实际的重力加速度小．为了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差，请你提出一个有效的改进方法______．
正确答案
（1）重锤重力势能的减小量为△Ep=mgh=m×9.8×0.1769≈1.734m，B点的速度vB=
在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．为增加该实验小组实验结果的可靠性可以重复进行多次实验或一次下落过程中测出多个位置的速度．比较重物在这些位置上动能和势能之和．
（2）为了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差，将钩码换成质量较大的重锤，减小阻力的相对影响．
故答案为：（1）1.734m，1.711m，可以重复进行多次实验或一次下落过程中测出多个位置的速度．比较重物在这些位置上动能和势能之和．
（2）将钩码换成质量较大的重锤．
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