系統(tǒng)機械能守恒實驗

1、系統(tǒng)機械能守恒實驗三.實驗題 （共24小題）1. 用如圖實驗裝置驗證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.下圖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(圖中未標出),計數(shù)點間的距離如圖所示.已知m1=50g、m2=150g,則(g取10m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)在紙帶上打下記數(shù)點5時的速度v=m/s；(2)在打點05過程中系統(tǒng)動能的增量EK=J,系統(tǒng)勢能的減少量EP=J,由此得出的結(jié)論是；(3)若某同學作出圖像如圖,則當?shù)氐膶嶋H重力加速度g=m/s

2、2.26.40單位：cm038.4021.60123456m1m2v2/2 (m2/s2)h (m)1.205.8201 / 212. 利用電火花計時器做如下實驗.甲同學使用如圖1所示的裝置來驗證“機械能守恒定律”.電火花計時器鐵夾重錘紙帶圖1下面是操作步驟:a.按圖1安裝器材；b.松開鐵夾,使重物帶動紙帶下落；c.接通電火花計時器電源,使計時器開始工作；d.進行數(shù)據(jù)處理；e.根據(jù)需要,在紙帶上測量數(shù)據(jù).把上述必要的操作步驟按正確的順序排列.電火花計時器接在頻率為50Hz的交流電源上,圖2為實驗中打出的一條紙帶,從起始點O開始,將此后連續(xù)打出的7個點依次標為A、B、C、D,圖20cm12345

3、6789101112OABCDEFG電火花計時器打F點時,重錘下落的速度為m/s.(保留到小數(shù)點后兩位)如果已知重錘的質(zhì)量為0.50kg,當?shù)氐闹亓铀俣葹?.80m/s2.從打點到打F點的過程中,重錘重力勢能的減少量為J,重錘動能的增加量為J.(保留到小數(shù)點后兩位)3. 如圖所示,是用落體法驗證機械能守恒定律的實驗裝置.（g取9.80m/s2）選出一條紙帶如圖所示,其中O點為打點計時器打下的第一個點,A、B、C為三個計數(shù)點,打點計時器通以50Hz的交流電.用分度值為1mm的刻度尺測得OA=12.41cm,OB=18.90cm,OC=27.06cm,在計數(shù)點A和B、B和C之間還各有一個點,重錘

4、的質(zhì)量為1.00kg.甲同學根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出:當打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了_J；打點計時器打到B點時重錘的速度vB=_m/s,此時重錘的動能比開始下落時增加了_J.（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）12.41cmOBAC18.9cm27.06cmhO某同學利用他自己實驗時打出的紙帶,測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h,算出了各計數(shù)點對應的速度v,以h為橫軸,以為縱軸畫出了如圖的圖線.圖線的斜率近似等于_.A.19.6B.9.80C.4.90圖線未過原點O的原因是_.4. 在“驗證機械能守恒的實驗”中,已知打點計時器使用的交流電源的周期為0.02s,當?shù)氐闹亓?/p>

5、速度g9.80m/s2.該實驗選取的重錘質(zhì)量為1.00kg,選取如圖所示的一段紙帶并測量出相鄰各點之間的距離,利用這些數(shù)據(jù)驗證重錘通過第2點至第5點間的過程中遵從機械能守恒定律.通過計算可以得出在第2點位置時重錘的動能為_J；第5點位置重錘時的動能為_J；重錘從第2點至第5點間的過程中重力勢能的減小量為_J.（保留三位有效數(shù)字）123452.806cm3.203.604.004.405. 某同學做“驗證機械能守恒定律”實驗該同學開始實驗時情形如圖所示,接通電源釋放紙帶.請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當?shù)牡胤?（i）；（ii）.該同學經(jīng)修改錯誤后,在正確操作下,研究從靜止開始下落

6、的物體所受阻力的情況,得到如圖所示的紙帶（A、B、C、D、E均為相鄰的打點）,測出A、C間的距離為14.77cm,點C、E間的距離為16.33cm.已知當?shù)刂亓铀俣葹?0m/s2,電源的頻率為50Hz,重錘質(zhì)量為m=1.0kg,設重錘所受阻力大小不變.在從A下落到E的過程中,阻力大小N,通過C點時的即時速度大小為m/s.（經(jīng)果保留三位有效數(shù)字）6. 在驗證機械能守恒定律的實驗中,某同學使用50Hz交變電流作電源,在打出的紙帶上選擇5個計數(shù)點A、B、C、D、E,相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出,他測量了C點到A點、和E點到C點的距離,如圖所示.則紙帶上C點的速度m/s,重錘的加速度為m/s

7、2.單位:cm.ABCDE19.207. 某同學在應用打點計時器做驗證機械能守恒定律實驗中,獲取一根紙帶如圖,但測量發(fā)現(xiàn)0、1兩點距離遠大于2mm,且0、1和1、2間有點漏打或沒有顯示出來,而其他所有打點都是清晰完整的,現(xiàn)在該同學用刻度尺分別量出2、3、4、5、6、7六個點到0點的長度hi（i=2.3.47）,再分別計算得到3、4、5、6四個點的速度vi和vi2（i=3.4.5.6）,已知打點計時器打點周期為T.（1）該同學求6號點速度的計算式是:v6=（2）然后該同學將計算得到的四組（hi,vi2）數(shù)據(jù)在v2-h坐標系中找到對應的坐標點,將四個點連接起來得到如圖所示的直線,請你回答:接下來他

8、是如何判斷重錘下落過程機械能守恒的？（說明理由）答:8. 驗證機械能守恒定律的實驗采用重物自由下落的方法；(1)若實驗中所用重錘質(zhì)量m=1kg.打點紙帶如下圖所示.O為起點,A、B和C為連續(xù)打的三點,打點時間間隔為0.02s,則打B點時重錘的速度為;重錘的動能為.從開始下落到B點,重錘的重力勢能減少量是.(保留三位小數(shù),g取9.8m/s2)AOBC 單位: mm7.817.631.2(2)根據(jù)紙帶算出相關各點的速度v,量出下落與地距離h.則以為縱軸.以h為橫軸,畫出的圖象應是.9. （1）在驗證機械能守恒定律的實驗中,打點計時器所用電源為50Hz,當?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80m/s2,測得所用

9、重物的質(zhì)量為1.00kg,甲、乙、丙三學生分別用同一裝置打出三條紙帶,量出各紙帶上第1、2兩點間的距離分別為0.18cm、0.19cm、0.25cm,從紙帶中可看出學生在操作上肯定有錯誤,可能的原因是.（2）在一次實驗中,質(zhì)量m=1kg的重物自由下落,在紙帶上打出一系列的點,如圖所示（相鄰計數(shù)點時間間隔為0.02s）,單位cm,那么紙帶的端與重物相連；打點計時器打下計數(shù)點B時,物體的速度vB=；從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量EP=；此過程中物體動能的增加量EK=（g=9.80m/s2）；通過計算,數(shù)值上EPEK（填“>”、“=”、或“<”）,這是因為；實驗的結(jié)論是.3

10、.145.017.0610. (1)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中:某同學用如圖所示裝置進行實驗,得到如下圖所示的紙帶.測出點A、C間的距離為14.77cm,點C、E間的距離為16.33cm,已知當?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2,重錘的質(zhì)量為m=1.0kg,則重錘在下落過程中受到的平均阻力大小F=N.(2)某同學上交的實驗報告顯示重錘的動能略大于重錘的勢能,則出現(xiàn)這一問題的原因能是A.重錘的質(zhì)量測量錯誤B.該同學自編了實驗數(shù)據(jù)C.交流電源的頻率不等于50HzD.重錘下落時受到的阻力過大11. 在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,打點計時器接在電壓為U,頻率為f的交流電源上,從實驗中打出的幾條紙帶

11、中選出一條理想紙帶,如圖所示,選取紙帶上打出的連續(xù)5個點A、B、C、D、E,測出A點距起始點的距離為S0,點AC間的距離為S1,點CE間的距離為S2,已知重錘的質(zhì)量為m,當?shù)氐闹亓铀俣葹間,則:起始點O到打下C點的過程中,重錘重力勢能的減少量為EP=,重錘動能的增加量為EK=；根據(jù)題中提供的條件,還可利用重錘下落求出當?shù)氐闹亓铀俣萭=,經(jīng)過計算可知,測量值比當?shù)刂亓铀俣鹊恼鎸嵵狄?其主要原因是:.12. 在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,打點計時器接在電壓為U,頻率為f的交流電源上,從實驗中打出的幾條紙帶中選出一條理想紙帶,如圖所示,選取紙帶上打出的連續(xù)5個點A、B、C、D、E,測出A

12、點距起始點的距離為S0,點AC間的距離為S1,點CE間的距離為,已知重錘的質(zhì)量為m,當?shù)氐闹亓铀俣葹間,則:起始點O到打下C點的過程中,重錘重力勢能的減少量為EP=,重錘動能的增加量為EK=.根據(jù)題中提供的條件,還可利用重錘下落求出當?shù)氐闹亓铀俣萭=,經(jīng)過計算可知,測量值比當?shù)刂亓铀俣鹊恼鎸嵵狄?其主要原因是:.13. 利用圖丙裝置可以驗證機械能守恒定律，實驗中電火花計時器所用交流電源的頻率為50Hz，得到如圖丁所示的紙帶。選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s0=19.00cm，點A、C間的距離為s1=8.36cm，點C、E間的距離為s2=9.88c

13、m，g取9.8m/s2，測得重物的質(zhì)量為100g。選取O、C兩點為初末位置研究機械能守恒。重物減少的重力勢能 J，打下C點時重物的動能 J。實驗中，由于存在阻力作用，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能。重錘在下落過程中受到的平均阻力大小F= N14. 某同學利用如圖甲的實驗裝置來驗證機械能守恒定律.（1）該同學開始實驗時情形如圖甲所示，接通電源釋放紙帶.請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當?shù)牡胤剑篴_；b_（2）實驗中所用重物的質(zhì)量m=lkg，經(jīng)改正錯誤后，打出的紙帶如圖乙所示，O為重物由靜止開始運動時打點計時器所打的第一個點，A、B、C、D為相鄰的幾個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)

14、點的時間間隔為0.04s，測得OA=0.77cm、OB=3.07cm、OC=6.92cm、OD=12.30cm，查出當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80ms2，則重物在計時器打下B點時的動能EkB=_J；從開始下落到打下B點的過程中，重物的重力勢能減少量Ep=_J.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)（3）據(jù)紙帶算出相關各點的速度v并量出下落的距離h，以導為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是圖丙中的_，由此可說明機械能是守恒的，圖象的斜率代表的物理量是_.15. 利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖1所示:(1)實驗步驟:將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，將導軌調(diào)至水平。用游標卡尺測量擋光條

15、的寬度，結(jié)果如圖2所示，由此讀為 mm。由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s= cm。將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2。從數(shù)字計數(shù)器(圖1中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間。用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。(2)有表示直接測量量的字母寫出下列所求物理量的表達式:滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1= 和v2= 。當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為EK1= 和EK2= 。在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少=

16、 (重力加速度為g)。(3)如果 ，則可認為驗證了機械能守恒定律。16. 用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，運用公式對實驗條件的要求是 ，為此，所選擇的紙帶第1、2點間的距離應接近 。若實驗中所用重錘的質(zhì)量m=1kg，打點紙帶如圖所示，打點時間間隔為0.02s，則記錄B點時，重錘的的速度vB= ，重錘的動能Ek= ，從開始下落起至B點重錘的重力勢能的減小量是 ，由此可得出的結(jié)論是 。根據(jù)紙帶算出相關各點的速度v，量出下落的距離h，則以h為橫軸畫出的圖像應是圖中的哪個17. 用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種。重錘從高處由靜止開

17、始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：A.按照圖示的裝置安裝器件；B.將打點計時器接到電源的直流輸出端上；C.用天平測量出重錘的質(zhì)量；D.釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶；E.測量打出的紙帶上某些點之間的距離；F.根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E，將其選項對應的字母填在下面的空行內(nèi)，并說明其原因。 利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值。如圖6所示。根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B

18、、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為，點A、C間的距離為s1，點C、E間的距離為s2，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：18. (1)在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，實驗小組A不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分損壞了，剩下的一部分紙帶上各點間的距離如圖所示的數(shù)值，已知打點計時器的周期為T=0.02S,重力加速度g=9.8m/s2;重錘的質(zhì)量為m,已知S1=0.98cm,S2=1.42cm,S3=1.78cm,則記錄B點時重錘的動能EKB= J(用字母表示)，記錄C點時重錘的動能EKC=0.32m J；重錘從B點到C點重力勢能變化量是 J，動能變化量是

19、 J.從而可以得出結(jié)論： .（2）.在驗證機械能守恒定律的實驗中自由落下的重錘質(zhì)量要大一些，這是為了減少 對實驗的影響.實驗中 測定重錘的質(zhì)量（ 填“要”或“不要” ）.實驗小組C在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加，其原因主要是因為在重錘下落的過程中存在阻力作用，因此想到可以通過該實驗裝置測阻力的大小. 根據(jù)已知當?shù)刂亓铀俣裙J的較準確的值為g，電源的頻率為f,又測量出物理量_。他（她）們用這些物理量求出了重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F_（用字母表示）. 19. 用落體驗證機械能守恒定律的實驗（1）為進行該實驗，備有下列器材可供選擇鐵架臺、打點

20、計時器、復寫紙片、紙帶、低壓直流電源、天平、秒表、導線、開關。其中不必要的器材是 。缺少的器材是 。（2）若實驗中所用重物的質(zhì)量m=1kg，打點時間間隔為0.02s，打出的紙帶如圖所示，O為重物由靜止開始運動時打點計時器所打的第一個點，A、B、C、D為相鄰的幾點，測的OA=0.78cm、OB=1.79、OC=3.14、OD=4.90，查出當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，則重物在B點時的動能EAB= J。從開始下落到B點的過程中，重物的重力勢能減少量是 J，由此得出的結(jié)論是 。（3）根據(jù)紙帶算出相關各點的速度v量出下落的距離h，以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是圖中的 ，就證明機械能是守恒

21、的，圖像的些率代表的物理量是 。20. （10分）某同學利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律.弧形軌道末端水平，離地面的高度為H.將鋼球從軌道的不同高度h處靜止釋放，鋼球的落點距軌道末端的水平距離為s. 若軌道完全光滑，s2與h的理論關系應滿足s2（用H、h表示）. 該同學經(jīng)實驗測量得到一組數(shù)據(jù)，如下表所示：h（101m）2.003.004.005.006.00s2 （101m2）2.623.895.206.537.78123456702468101214理論h/101 ms2/101 m2 請在坐標紙上作出s2h關系圖.對比實驗結(jié)果與理論計算得到的s2h關系圖線（圖中已畫出），自同一高度

22、靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率 （填“小于”或“大于”）理論值.從s2h關系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著，你認為造成上述偏差的可能原因是 .21. 20341020cm （1）有一把游標卡尺，游標尺上有20個小的等分刻度，這種游標卡尺的精確度為_mm，使用該游標卡尺測量某工件，下圖所示的測量數(shù)值應為_mm.（2）某研究性學習小組在做“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz.查得當?shù)氐闹亓铀俣萭9.80m/s2.測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點記作O，每兩個計數(shù)點之間有四點未畫出，另選連續(xù)的3個計數(shù)點A、B、

23、C作為測量的點，如圖所示.經(jīng)測量知道A、B、C各點到O點的距離分別為50.50cm、86.00cm、130.50cm.OABC根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算出打B點時重物的瞬時速度vB_m/s；重物由O點運動到B點，重力勢能減少了_J，動能增加了_J（保留3位有效數(shù)字）. 根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實際下落的加速度為_ m/s2，則物體在下落的過程中所受到的阻力為_N.22. 在驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量為m的重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點進行測量，即可驗證機械能守恒定律.（1）如圖所示，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A

24、點距起始點O的距離為S0點A、C間的距離為S1，點C、E間的距離為S2，使用的交流電的頻率為f，利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度，則加速度的表達式為a=.（2）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是略大于重錘增加的動能，其原因主要是因為在重錘帶著紙帶下落的過程中存在著阻力作用. 若已知當?shù)刂亓铀俣鹊闹禐間，用第（1）問給出的已知量表示重錘在下落過程中受到的平均阻力大小為F=S1=v0t+1/2at2V2=v0+atS2= (v0+at)t+1/2at2S2-s1=at2T=2*1/f 23. 在驗證機械能守恒定律的實驗中在打出的幾條紙帶中，為挑選符合實驗要求的紙帶，選

25、擇方法是_。3.134.867.02ABCO若重物質(zhì)量為0.50kg，選擇好的紙帶如圖，已知相鄰兩點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s2。則打點計時器打下點B時，重物的速度vB=_m/s；從起點O到打下點B的過程中，重物重力勢能的減小量EP=_J，動能的增加量EK=_J。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）24. 圖中甲、乙兩圖都是使用電磁打點計時器驗證機械能守恒定律的裝置示意圖，已知該打點計時器的打點頻率為50 Hz.（1）這兩圖相比較，哪個圖所示的裝置較好？簡單說明為什么.（2）圖中的丙圖是采用較好的裝置并按正確的實驗步驟進行實驗打出的一條紙帶，如果1、2兩點之間距離約等于2 mm

26、,可以說明1點的速度等于 .如果1、2兩點之間距離明顯小于2 mm,比如0.5 mm,可以說明1點的速度等于_.由此可以看出1,2兩點之間是否是2 mm對實驗結(jié)果_影響(填“有”或“無”)2012年高考模擬題參考答案（僅供參考）三.實驗題答案:1. (1)2.4(2)0.58,0.60,在誤差允許的范圍內(nèi),m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒(3)9.72. a、c、b、e、d；1.15(1.141.16)；0.35(0.340.36)；0.33(0.320.34)3. 1.85,1.83,1.68；B,該同學做實驗時先釋放了紙帶,然后再合上打點計時器的開關.4. 1.13；2.21；1.065.

27、打點計時器接了直流電；重物離打點計時器太遠.0.250；3.886. 1.92,9.67. （1）（2分）（2）根據(jù)機械能守恒定律,從0點到任意i點有得到:關系是一條直線斜率為2g,所以只要在直線上取相對較遠兩點,計算出斜率,與2g比較,在實驗誤差范圍內(nèi)相等即可.（2分）8. (1)0.585ms,0.171J,O.172J；(2)一條過原點的傾斜的直線,直線斜率大小等于g9. （1）丙,先放手后插電源（2）左,0.98,0.49J,0.48J,>運動過程存在阻力,在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒10. 0.05N；BC11. ,；,紙帶與限位孔之間的摩擦力(或紙帶與其它部分的阻力或摩擦阻力).12. ；,紙帶與限位孔之間的摩擦力(或紙帶與其它部分的阻力或摩擦阻力). 13. 0.27；0.26 0.0314. 打