高中物理 第七章 機械能守恒定律 第九節(jié) 實驗：驗證機械能守

1、實驗：驗證機械能守恒定律1某位同學(xué)做“驗證機械能守恒定律”的實驗，下列操作步驟中錯誤的是()A把打點計時器固定在鐵架臺上，用導(dǎo)線連接到低壓交流電源上B將連有重錘的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重錘提升到一定高度C先釋放紙帶，再接通電源D更換紙帶，重復(fù)實驗，根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)2在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，某同學(xué)依據(jù)紙帶求得相關(guān)各點的瞬時速度，以及與此相對應(yīng)的下落距離h，以v2為縱軸，以h為橫軸，建立坐標(biāo)系，描點后畫出變化圖線，從而驗證機械能守恒定律，若所有操作均正確，則得到的v2h圖象應(yīng)是下圖中的()3利用圖示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和

2、下落高度h。某班同學(xué)利用實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案，其中正確的是()A用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過vgt計算出瞬時速度vB用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v計算出瞬時速度vC根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h計算出高度hD用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v04某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實際距離，該同學(xué)通過計算得到不同時刻的速度如

3、下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?0 m/s2，小球質(zhì)量m0.2 kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：時刻t2t3t4t5速度(m/s)5.595.084.58(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度v5_ m/s。(2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增加量Ep_ J，動能減小量Ek_ J。(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若Ep與Ek近似相等，從而驗證了機械能守恒定律。由上述計算得Ep_Ek(選填“”“”或“”)，造成這種結(jié)果的主要原因是_。5為了測定一根輕彈簧壓縮最短時能儲存的彈性勢能的大小，可以將彈簧固定在一帶有凹槽軌道的一端，并將軌道固定在水平桌面邊緣上，如圖所示，用鋼球?qū)椈蓧嚎s至最短，最后突然釋放，鋼

4、球?qū)⒀剀壍里w出桌面，實驗時(1)需要測定的物理量為_。(2)計算彈簧最短時彈性勢能的關(guān)系式是Ep_。6用如圖甲實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒。m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點間的距離如圖所示。已知m150 g，m2150 g，打點計時器工作頻率為50 Hz，則(g取10 m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)：甲(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v_ m/s；(2)在打05的過程中系統(tǒng)動能的增量Ek_ J，系統(tǒng)勢能

5、的減少量Ep_ J，由此得出的結(jié)論是_。(3)若某同學(xué)作出v2h圖象如圖丙所示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_ m/s2。參考答案1解析：使用打點計時器的實驗均需先接通電源且打點穩(wěn)定時才能松開紙帶。答案：C2解析：mv2mgh得v22gh，所以v2h，所畫v2h圖象是一通過原點的直線。答案：C3答案：D4解析：(1)v5 cm/s408 cm/s4.08 m/s。(2)由題給條件知：h25(26.6824.1621.66) cm72.5 cm0.725 m。Epmgh250.2×10×0.725 J1.45 JEkmvmv×0.2×(5.5924.082) J1

6、.46 J(3)由(2)中知EpEk，因為存在空氣摩擦等原因，導(dǎo)致重力勢能的增加量小于動能的減少量。答案：(1)4.08(2)1.451.46(3)原因見解析5解析：(1)需要測定的物理量有：鋼球質(zhì)量m、桌面高度h、鋼球落點與飛出點的水平距離s。(2)彈簧最短時的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為鋼球平拋時的初動能，Epmv，而根據(jù)平拋運動規(guī)律有：hgt2，sv0t得，v0，故Epmv。答案：(1)鋼球質(zhì)量m、桌面高度h、鋼球落點與飛出點的水平距離s(2)6解析：(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度大小為v×102 m/s2.4 m/s(2)在打點05過程中系統(tǒng)動能的增量為Ekm1v2m2v20×50×103×2.42 J×150×103×2.42 J00.58 J系統(tǒng)重力勢能的減少量為Epm2gh05m1gh05150×103×10×(38.4021.60)×102 J50×103×10×(38.4021.60)×102 J0.60 J實驗結(jié)果表明，在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)重力勢能的減少量等于動能的增加量，即系統(tǒng)的機械能守恒。(3)m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒，則m2ghm1ghm2v2