第5章實驗六 驗證機械能守恒定律

知識梳理考點一考點二考點三1.實驗目的驗證機械能守恒定律.2.實驗原理通過實驗，求出做自由落體運動物體的重力勢能的減少量和相應過程動能的增加量，若二者相等，說明

守恒，從而驗證機械能守恒定律.3.實驗器材

、電源、紙帶、復寫紙、重物、

、鐵架臺(帶鐵夾)、導線兩根.4.實驗步驟(1)安裝器材：將

固定在鐵架臺上，用導線將打點計時器與低壓電源相連.(2)打紙帶：用手豎直提起紙帶,使重物?？吭诖螯c計時器下方附近，先

，再

，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打出一系列的點，取下紙帶，換上新的紙帶重打幾條(3～5條)紙帶.機械能打點計時器刻度尺打點計時器接通電源松開紙帶【基本實驗要求】答案

誤差允許答案

阻力豎直摩擦阻力【規(guī)律方法總結】小答案

g返回答案1.如圖所示，在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中，電源的頻率為50Hz，依次打出的點為0、1、2、3、4、…、n.則：(1)如用第2點到第6點之間的紙帶來驗證，必須直接測量的物理量為____________________________、____________________________________、__________________________，必須計算出的物理量為__________________、_____________________，驗證的表達式為_______________________.第2點到第6點之間的距離h26第1點到第3點之間的距離h13第5點到第7點之間的距離h57第2點的瞬時速度v2第6點的瞬時速度v6

答案213

ADBCEF答案2132.在一次實驗驗證課上，某同學利用自由落體運動來驗證機械能守恒定律，該同學開始實驗時的情形如圖所示，他將打點計時器接通低壓電源后釋放紙帶.(1)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?①_________________________②_________________________打點計時器接了直流電重物離打點計時器太遠(2)該同學在教師的指導下規(guī)范了實驗操作，重新進行實驗，得到了幾條(3～5條)打出一系列點的紙帶，在選點驗證機械能守恒時，有以下兩種方案，其中對選取紙帶的1、2兩點間距離要求小于或接近2mm的是方案________(填“一”或“二”).方案一：利用起始點和第n點計算；方案二：任取兩點計算.一答案213

重力加速度g解析答案2133.小華設計了如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律，提供的實驗器材如下：A.小車B.鉤碼C.一端帶定滑輪的木板D.細線E.電火花計時器F.紙帶G.毫米刻度尺H.低壓交流電源I.220V的交流電源(1)實驗中不需要的器材是________(填寫器材序號)，還應補充的器材是________.天平H解析答案213(2)實驗中得到了一條紙帶如圖乙所示，選擇點跡清晰且便于測量的連續(xù)7個點(標號0～6)，測出0到1、2、3、4、5、6點的距離分別為d1、d2、d3、d4、d5、d6，打點周期為T.則打點2時小車的速度v2＝___________；若測得小車質量為M、鉤碼質量為m，打點1和點5時小車的速度分別用v1、v5表示，已知重力加速度為g，則驗證點1與點5間系統(tǒng)的機械能守恒的關系式可表示為___________________________________.(3)實驗中，鉤碼減少的重力勢能總是略大于系統(tǒng)增加的動能，主要原因是_____________________.

小車和紙帶受到阻力返回答案2134.在驗證機械能守恒定律的實驗中，某同學利用圖甲中器材進行實驗，正確地完成實驗操作后，得到一條點跡清晰的紙帶，如圖乙所示.在實驗數(shù)據(jù)處理中，某同學取A、B兩點來驗證實驗.已知打點計時器每隔0.02s打一個點，g取9.8m/s2，圖中測量結果記錄在下面的表格中.項目x1/cmA點瞬時速度/(m·s－1)x2/cmB點瞬時速度/(m·s－1)A、B兩點間距離/cm數(shù)據(jù)3.920.9812.80

50.00(1)觀察紙帶，可知連接重物的夾子應夾在紙帶的_____端(選填“左”或“右”)；(2)將表格中未填項目填寫完整；密集3.20左

解析答案45(3)若重物和夾子的總質量為0.6kg，那么在從A到B運動過程中，動能的增加量為________J，重力勢能的減少量為________J.

2.782.94項目x1/cmA點瞬時速度/(m·s－1)x2/cmB點瞬時速度/(m·s－1)A、B兩點間距離/cm數(shù)據(jù)3.920.9812.80

3.2050.00解析答案45

O點不是打出來的第一個點，速度不為零，動能不為零解析答案45(2)同學乙利用同學甲的紙帶測量出：OB＝15.55cm，OC＝19.20cm，OD＝23.23cm.根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算重物和紙帶下落的加速度a＝________m/s2，進一步計算重物和紙帶下落過程中所受的阻力Ff＝________N.

9.50.09解析答案45

解析圖線不過原點，說明開始時，重物已經(jīng)具有了動能，因此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.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返回解析答案456.在“驗證機械能守恒定律”實驗中，某研究小組采用了如圖甲所示的實驗裝置，實驗的主要步驟是：在一根不可伸長的細線一端系一金屬小球，另一端固定于O點，記下小球靜止時球心的位置A，在A處放置一個光電門，現(xiàn)將小球拉至球心距A高度為h處由靜止釋放，記下小球通過光電門時的擋光時間Δt.(1)如圖乙，用游標卡尺測得小球的直徑d＝______cm；mm＋0.1×mm＝10.4mm＝1.04cm.1041.04解析答案7689(2)該同學測出一組數(shù)據(jù)如下：高度h＝0.21m，擋光時間Δt＝0.0052s，設小球質量為m＝100g，g＝9.8m/s2.計算小球重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動能的增加量ΔEk＝________J，得出的結論是：______________________________________，分析誤差產(chǎn)生的原因是____________________.0.2060.200在實驗誤差允許范圍內，小球機械能守恒克服空氣阻力做功解析答案76897.用如圖所示的實驗裝置驗證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.如圖10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)，所用電源的頻率為50Hz，計數(shù)點間的距離如圖所示.已知m1＝50g、m2＝150g，則：(結果均保留兩位有效數(shù)字)7689

2.40.580.609.7解析答案76898.利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示.(1)實驗步驟：A.將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，將導軌調至水平.B.用游標卡尺測出擋光條的寬度為l＝60.0mm.C.由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離x＝______cm.D.將滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止時釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2.6.00答案7689E.從數(shù)字計時器上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt1和Δt2.F.用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M，再稱出托盤和砝碼的總質量m.用表示直接測量的字母寫出下列物理量的表達式.(2)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ΔEp＝______.(3)如果ΔEp＝_____________________，則可認為驗證了機械能守恒定律.mgx解析(2)系統(tǒng)勢能的減少ΔEp＝mgx.解析答案76899.某同學根據(jù)機械能守恒定律，設計實驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關系.①如圖(a)所示，將輕質彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應的彈簧長度，部分數(shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝____N/m.(g取9.8m/s2)砝碼質量/g50100150彈簧長度/cm8.627.636.66

50解析答案7689②取下彈簧，將其一端固定于氣墊導軌左側，如圖(b)所示，調整導軌使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小________.③用滑