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9 实验验证机械能守恒定律 1.在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验时,除了铁架台、低压交流电源、刻度尺、纸带等实验器材外,还必需的器材应包括 A.秒表B.天平C.打点计时器D.弹簧测力计2.多选某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验,下列操作步骤中正确的是 A.把电磁打点计时器固定在铁架台上,并用导线连接到低压交流电源上B.把连有重锤的纸带穿过限位孔,将纸带和重锤提升到一定高度C.先释放纸带,再接通电源D.更换纸带,重复实验,处理数据3.多选用自由落体运动验证机械能守恒定律就是看mv是否等于mghnn对应打下的第n个点.关于该实验的下列说法中正确的是 A.打点计时器打第一个点O时,重物的速度为0B.hn是计时点n到第一个点O的距离C.m为重物的质量,需用天平称量D.可以用vn=gtn计算vn,其中tn=n-1TT为打点周期4.在“利用重锤自由下落验证机械能守恒定律”的实验中,产生误差的主要原因是 A.重锤下落的实际高度大于测量值B.重锤下落的实际高度小于测量值C.重锤实际末速度大于gtg为重力加速度,t为下落时间D.重锤实际末速度小于gt5.在“验证机械能守恒定律”的实验中,纸带上打出的点如图L7-9-1所示,若重物的质量为1kg,图中点P为打点计时器打出的第一个点,则从起点P到打下点B的过程中,重物的重力势能的减少量ΔEp=________J,重物的动能的增加量ΔEk=________J.打点计时器的打点周期为
0.02s,g取
9.8m/s2,小数点后均保留两位图L7-9-16.在“验证机械能守恒定律”的实验中,有如下可供选择的实验器材铁架台、电磁打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源、天平、停表、导线、开关.其中不必要的器材是________,缺少的器材是__________________________.7.“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法.已知所用的电磁打点计时器所接电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度为g=
9.80m/s2,重物质量为1kg.某同学选择了一条较理想的纸带,用刻度尺测量时各计时点到O点的距离如图L7-9-2所示,图中O点是打点计时器打出的第一个点,A、B、C、D分别是连续打出的计时点,各点到O点的距离如图所示.从打下O点到打下B点,重物的重力势能的减少量ΔEp=________J,动能的增加量ΔEk=________J.均保留三位有效数字图L7-9-28.学校实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时,提出了如图L7-9-3甲、乙所示的两种方案甲方案为用自由落体运动进行实验;乙方案为用小车在木板斜面上下滑进行实验.1组内同学对两种方案进行了讨论分析,最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案,你认为该小组选择的方案很可能是________选填“甲”或“乙”. 图L7-9-32若该小组采用图甲的装置打出一条纸带,如图L7-9-4所示,相邻两点之间的时间间隔为
0.02s,请根据纸带计算出打下D点时纸带的速度大小为________m/s结果保留三位有效数字.图L7-9-43该小组内同学们根据纸带算出了打下各点时纸带的速度,作出v2-h图线,则图线斜率的物理意义是________________________________________________________________________.9.小刚同学用如图L7-9-5所示的实验装置验证“机械能守恒定律”,他进行如下操作
①用天平测出小球的质量为
0.50kg;图L7-9-5
②用游标卡尺测出小球的直径为
10.0mm;
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为
82.05cm;
④电磁铁先通电,让小球吸在其下端;
⑤电磁铁断电时,小球自由下落;
⑥在小球通过光电门时,计时装置记下小球通过光电门所用的时间为
2.50×10-3s,由此可算出小球通过光电门的速度.1由以上测量数据可计算出小球重力势能的减少量ΔEp=________J,小球动能的变化量ΔEk=________J.g取
9.8m/s2,结果均保留三位有效数字2从实验结果中发现ΔEp________选填“稍大于”“稍小于”或“等于”ΔEk,试分析可能的原因________________________________________________________________________.10.现利用如图L7-9-6所示装置验证机械能守恒定律.图中AB是固定的光滑斜面,斜面的倾角为30°,1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门,与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下,光电门
1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为
5.00×10-2s、
2.00×10-2s.已知滑块质量为
2.00kg,滑块沿斜面方向的长度为
5.00cm,光电门1和2之间的距离为
0.54m,g取
9.80m/s2,取滑块经过光电门时纸带的速度为其平均速度.则图L7-9-61滑块经过光电门1时的速度v1=________m/s,通过光电门2时的速度v2=________m/s.2滑块通过光电门
1、2之间的动能增加量为________J,重力势能的减少量为________J.11.某同学利用如图L7-9-7所示的实验装置验证机械能守恒定律.该同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为
1、
2、
3、
4、
5、
6、7,测量各计数点到第一个点的距离h,并正确求出打相应点时纸带的速度v.各计数点对应的数据见下表计数点1234567h/m
0.
1240.
1940.
2790.
3800.
4970.
6300.777v/m·s-
11.
942.
332.
733.
133.50v2/m2·s-
23.
765.
437.
459.
8012.30图L7-9-7请在图L7-9-8坐标系中,描点作出v2-h图线;由图线可知,重锤下落的加速度g′=________保留三位有效数字m/s2;若当地的重力加速度g=
9.80m/s2,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是________________________________________________________________________.图L7-9-8图L7-9-912.如图L7-9-9所示,质量分别为m1和m2的两个小物块A和B分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,已知m1m
2.现要利用此装置验证机械能守恒定律.1若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量,则需要测量的物理量有________填选项前的字母.A.物块的质量m
1、m2B.物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间C.物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间D.绳子的长度2为提高实验结果的准确程度,某小组同学对此实验提出了以下建议,其中确定对提高实验结果的准确程度有用的是________填选项前的字母.A.绳的质量要轻B.在“轻质绳”的前提下,绳子越长越好C.尽量保证物块只沿竖直方向运动,不要摇晃D.两个物块的质量之差要尽可能小3写出一条上面没有提到的对提高实验结果的准确程度有益的建议____________________.1.C [解析]本实验需要测量物体下落的高度来计算重力势能,测定速度来计算物体动能增加量,故还需要用打点计时器.2.ABD [解析]在做“验证机械能守恒定律”的实验时,应先接通电源,后释放纸带,以保证打第一个点时纸带的速度为0,故选项C错误,A、B、D均正确.3.AB [解析]实验的原理就是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律,因此打点计时器打第一个点时,重物运动的速度应为零.hn与vn分别表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度,vn应利用纸带上的数据求出,若用vn=gtn求vn则已默认机械能守恒了,验证实验也就变得无意义了.本实验中,不需要测量重物的质量,因为公式mghn=mv的两边都有m,故只要ghn=v成立,则mghn=mv就成立,机械能守恒定律也就被验证了.4.D5.
0.49
0.486.低压直流电源、天平、停表 低压交流电源、重锤、刻度尺[解析]因为此实验是通过比较v2和gh是否相等来验证机械能是否守恒,故不需要测量重锤质量,打点计时器本身就测时间,所以不需要用停表测时间.7.
2.74
2.708.1甲
21.75 3当地重力加速度的两倍[解析]1一般情况下,甲方案中,重物带动纸带下降,摩擦阻力相对重物的重力较小,因此误差较小.乙方案中,摩擦阻力相对重力沿斜面方向的分力较大,因此误差较大.2vD===
1.75m/s.3由mgh=mv2,整理得v2=2gh,图线斜率为2g,即为当地重力加速度的2倍.9.
14.02
4.00 2稍大于 空气阻力的影响或高度测量中忽略了小球的尺度等[解析]1小球重力势能减小量ΔEp=mgh=
0.5×
9.8×
0.8205J=
4.02J;小球通过光电门的平均速度为v==m/s=4m/s,小球的动能变化量ΔEk=mv2=
4.00J.2从实验结果中发现ΔEp稍大于ΔEk,原因是空气阻力的影响或高度测量中忽略了小球的尺度等.10.
11.00
2.50
25.25
5.29[解析]1v1==m/s=
1.00m/s,v2==m/s=
2.50m/s.2动能增加量ΔEk=mv-v=×
2.00×
2.502-
1.002J=
5.25J,重力势能的减少量ΔEp=mgxsinθ=
2.00×
9.80×
0.54×sin30°J=
5.29J.11.如图所示
9.
759.69~
9.79均可 图线为过原点的直线,所求g′与g基本相等[解析]若机械能守恒,则满足v2=2gh,即v2-h图线的斜率表示当地的重力加速度的2倍,由所作的图线可求出斜率为
19.5m/s2,故g′=
9.75m/s2,误差允许的范围内g′=g,故机械能守恒.图线为过坐标原点的一条直线,所求g′与g基本相等,即能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒.12.1AB或AC 2AC 3对同一高度进行多次测量取平均值或选取受力后伸长最小的绳子等[解析]1A、B组成的系统机械能守恒的表达式为m1-m2gl=m1+m2v2,其中l=tl表示A下降或B上升的距离,t为A下降或B上升的时间,故验证机械能守恒定律的表达式为m1-m2·gl=m1+m2,测量的物理量为m
1、m
2、l、t,故应选A、B或A、C.2由上述分析可见,没有考虑软绳机械能的变化,故采用轻绳以忽略绳的机械能,计算A、B速度时考虑的是二者沿绳方向的速度,故应保持两物块只沿竖直方向运动,不要摇晃.3可从实验条件和测量的量出发考虑问题如对同一高度进行多次测量取平均值以减小偶然误差;选取受力后相对伸长量小的绳子以忽略绳势能的变化,且使A、B运动的距离相同.。