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文檔簡(jiǎn)介
(3創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
HUANGXINSHIYANKE
實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)
一、實(shí)驗(yàn)基本技能
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
2.實(shí)驗(yàn)原理(如圖所示)
打點(diǎn)東二
計(jì)時(shí)器一紙帶
接電源號(hào)夾子
由\重物
通過(guò)實(shí)驗(yàn),求出做自由落體運(yùn)動(dòng)物體的重力勢(shì)能的減少量和相應(yīng)過(guò)程動(dòng)能的增加量,若
二者相等,說(shuō)明機(jī)械能守恒,從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
3.實(shí)驗(yàn)器材
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、導(dǎo)線兩根.
4.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)安裝器材:將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器下方附近,先接通電源,再松開(kāi)紙帶,讓
重物自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打出一系列的點(diǎn),取下紙帶,換上新的紙帶重打幾條
(3~5條)紙帶.
(3)選紙帶:分兩種情況說(shuō)明
①若選第1點(diǎn)0到下落到某一點(diǎn)的過(guò)程,即用〃期=品。2來(lái)驗(yàn)證,應(yīng)選點(diǎn)跡清晰,且
1、2兩點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶.
②用多〃。/一〃驗(yàn)證時(shí),由于重力勢(shì)能的相對(duì)性,處理紙帶時(shí)選擇適當(dāng)?shù)?/p>
點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn),這樣紙帶上打出的第1、2兩點(diǎn)間的距離是否接近2mm就無(wú)關(guān)緊要了.
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在誤差允許的范圍內(nèi),自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒.
二、規(guī)律方法總結(jié)
1.驗(yàn)證方案
方案一利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算
代入機(jī)g/l”和%Z0.2,如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),〃幽"和品。J相等,則驗(yàn)證了機(jī)械
能守恒定律.
方案二任取兩點(diǎn)計(jì)算
(1)任取兩點(diǎn)4、B,測(cè)出為B,算出mg/iAB.
(2)算出%切-52/的值.
2-2
(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),若mghAB=^mVBjnv,\,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.
方案三圖像法
從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn),測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度〃,并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方
。2,然后以52為縱軸,以/7為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出52一久圖像.若在誤差允許的范圍
內(nèi)圖像是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.
2.誤差分析
(1)測(cè)量誤差:減小測(cè)量誤差的方法,一是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起,一次將各打點(diǎn)
對(duì)應(yīng)下落高度測(cè)量完,二是多測(cè)幾次取平均值.
(2)系統(tǒng)誤差:由于重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力做功,故動(dòng)能的增加量AEk=;
〃孫/必定稍小于重力勢(shì)能的減少量AEp=,〃g〃“,改進(jìn)辦法是調(diào)整安裝的器材,盡可能地減
小阻力.
3.注意事項(xiàng)
(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直:安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn),使其兩限位孔在同一豎直平面
內(nèi),以減少摩擦阻力.
(2)重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料.
(3)應(yīng)先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作,后松開(kāi)紙帶讓重物下落.
(4)測(cè)長(zhǎng)度,算速度:某時(shí)刻的瞬時(shí)速度的計(jì)算應(yīng)用外=如親],不能用力=〈病或
來(lái)計(jì)算.
命題點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作
EG用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源,輸
出電壓有8y的交流電和直流電兩種.重物從高處由靜止開(kāi)始下落,重物拖著紙帶通過(guò)打點(diǎn)
計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
]計(jì)時(shí)器一紙帶
,綠夾子
作重物
rM
I
n
(i)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟:
A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器材
B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上
C.用天平測(cè)出重物的質(zhì)量
D.釋放紙帶,同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶
E.測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離
F.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重物下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能
其中沒(méi)有必要進(jìn)行或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是.(將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在橫線
處)
(2)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,若以上2為縱軸、以/?為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出
|v2-h的圖像應(yīng)是,才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.拉〃圖像的斜率等于
____________的數(shù)值.
解析:(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的交流輸出端上,故B錯(cuò)誤;險(xiǎn)證機(jī)械能是否守恒只
需驗(yàn)證/ng/2=%zp2,即9=/2,機(jī)可約去,故不需要用天平測(cè)重物的質(zhì)量,故C沒(méi)有必要
進(jìn)行;開(kāi)始記錄時(shí),應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn),然后再釋放重物,讓它帶著紙帶一同落下,
如果先放開(kāi)紙帶讓重物下落,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,由于重物運(yùn)動(dòng)較快,不利于數(shù)據(jù)的
采集和處理,會(huì)使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差,故D錯(cuò)誤.
(2)利用昇圖線處理數(shù)據(jù),物體自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒,煩=%小,即聶=g〃,
若以52為縱軸、以“為橫軸,畫出的圖線應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,由以上易知-〃圖線
的斜率就等于重力加速度g的數(shù)值.
答案:(l)BCD(2)過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線重力加速度g
[對(duì)點(diǎn)演練]
1.如圖甲所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.現(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵
架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平.回答下列問(wèn)題.
(1)(多選)為完成此實(shí)驗(yàn),除了所給的器材,還需要的器材是.
A.刻度尺B.停表
C.多用電表D.交流電源
(2)(多選)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟,其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是.
A.用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量
B.按照?qǐng)D示的裝置安裝器件
C.先釋放紙帶,后接通電源
D.測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離
(3)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度〃的數(shù)值.根據(jù)打出的紙帶,選取紙帶
上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、。、E,測(cè)出各點(diǎn)之間的距離如圖乙所示.使用的交流電的頻率
為力則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式為4=(用XI、XI、X3、X4及7表示).
fff1
I-士■?卜.一??卜4--I
乙
解析:(1)為完成此實(shí)驗(yàn),除了所給的器材外,測(cè)量需要刻度尺,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要用交
流電源.
(2)該實(shí)險(xiǎn)不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量;應(yīng)先接通電源,后釋放紙帶.故選A、C.
(3)由得:
Xi+x4-X\~X2(X3+X4-X]-X2)f
a=475=4,
“z+(乃+工4—a一X2)/
答案:(1)AD(2)AC(3)--------4-------L
2.(2022.四川南充市第二次適應(yīng)性考試)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所
示,圖乙為實(shí)驗(yàn)所得的一條紙帶,在紙帶上選取了點(diǎn)跡清晰的連續(xù)7個(gè)點(diǎn),若只測(cè)出了點(diǎn)4
與點(diǎn)0之間的距離為h4以及點(diǎn)6與點(diǎn)0的距離為生,已知打點(diǎn)周期為T,當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/p>
為g.(以下的三個(gè)結(jié)論均由題中所給符號(hào)表示)
H----------------------h6------------------------?:
J兒內(nèi)j
\??????*\
(0123456)
乙
⑴打點(diǎn)5時(shí)重物的速度v=.
(2)由已知條件從理論上計(jì)算點(diǎn)5到點(diǎn)0的距離115=.
(3)若打點(diǎn)0時(shí)重物的速度為零,則要驗(yàn)證從點(diǎn)0到點(diǎn)5間重物下落過(guò)程中機(jī)械能守恒
的等式為.
解析:(1)打點(diǎn)5時(shí)重物的速度。=%泮.
(2)/?6-〃4=自5+力56,而居6~~d5=,
則加5=;(力6—〃4一gT?),
則/75=d+/745=2(力4+/?6—且/).
(3)要驗(yàn)證的等式是:"時(shí)軍而
(〃6-〃4)2
即8(加+"6—g72)=
—2
小g”/26—力4lu+—9(/26/M)
答案:(1)-9T(2)2(3)g(/?4+力6-"
命題點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析
EG(2021?浙江卷)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中,小王用如圖1所示的裝置,
讓重物從靜止開(kāi)始下落,打出一條清晰的紙帶,其中的一部分如圖2所示.。點(diǎn)是打下的第
一個(gè)點(diǎn),4、B、C和。為另外4個(gè)連續(xù)打下的點(diǎn).
01cm2319202122232425262728293031323334
圖2
(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,對(duì)體積和形狀相同的重物,實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇密度大的理由是.
⑵已知交流電頻率為50Hz,重物質(zhì)量為200g,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2,則從。
點(diǎn)到C點(diǎn),重物的重力勢(shì)能變化量的絕對(duì)值|AEp尸J、C點(diǎn)的動(dòng)能Ekc=
J(計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字).比較&c與I△昂的大小,出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是
A.工作電壓偏高
B.存在空氣阻力和摩擦力
C.接通電源前釋放了紙帶
解析:(1)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)時(shí)阻力越小越好,因此密度大的阻力與重力之比更小.
(2)由圖中可知OC之間的距離為x℃=27.90cm,因此機(jī)械能的減少量為
|△Ep|=,"gwc=0.2X9.8X0.2790J=0.547J
勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí)間中點(diǎn)的速度等于這段時(shí)間的平均速度,
..XBD0.330-0.233
因此%=藥=2X022m/s=2.425m/s
因此動(dòng)能的增加量為
2
Ekc=^mvc^X0.2X2.425X2.425J=0.588J
工作電壓偏高不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的誤差,存在摩擦力會(huì)使重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加
量,只有提前釋放了紙帶,紙帶的初速度不為零,下落到同一位置的速度偏大才會(huì)導(dǎo)致動(dòng)能
的增加量大于重力勢(shì)能的減少量.
答案:(1)阻力與重力之比更小(或其他合理解釋)
(2)0.5470.588C
[對(duì)點(diǎn)演練]
3.(2022?湖北宜昌市四月調(diào)研)用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,打出如圖中所示的一條
紙帶.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz.
甲乙
(1)根據(jù)紙帶所給數(shù)據(jù),打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度為m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).
(2)某同學(xué)選用兩個(gè)形狀相同、質(zhì)量不同的重物。和力進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)得幾組數(shù)據(jù),畫出彳
-h圖像,并求出圖線的斜率4,如圖乙所示,由圖像可知。的質(zhì)量”(選填“大于”
或或、于")6的質(zhì)量,吸.
(3)通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)造成心值偏小的原因是實(shí)驗(yàn)中存在各種阻力,已知實(shí)驗(yàn)所用重物的質(zhì)
量mi=0.052kg,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.78m/s2,求出重物所受的平均阻力F(=
N.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
解析:(1)C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于8。段的平均速度,則有:
XBD31.23-22.24
Xm/s=2.25m/s.
vc-2T-2X0.02
(2)根據(jù)動(dòng)能定理知:(zng—加2,
則有:工二^~h,
知圖線的斜率仁若Jg-R
人的斜率小,知人的質(zhì)量小,所以〃的質(zhì)量加大于人的質(zhì)量機(jī)2.
⑶砥=0.052kg,e=9.18,解得Ff=,〃2(g-k2)=0.052X(9.78—9.18)N仁0.031N.
答案:(1)2.25(2)大于(3)0.031
4.如圖甲所示是用“落體法”驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置.(g取9.80m/s?)
金屬桿
/記-紙帶夾
方形
固定卡
?打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
接電源
I.一方形固定卡
I,重錘
鐵架臺(tái)
(1)選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖乙所示,其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn),小
B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以頻率為50Hz的交變電流.用分度值為1mm的刻度
尺測(cè)得04=12.41cm,05=18.90cm,OC=27.06cm,在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和8、B和C之間還各
有一個(gè)點(diǎn),重錘的質(zhì)量為1.00kg.甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出:當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)重錘的
重力勢(shì)能比開(kāi)始下落時(shí)減少了J;此時(shí)重錘的速度加=m/s,此時(shí)重錘的動(dòng)
能比開(kāi)始下落時(shí)增加了J.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
(2)某同學(xué)利用他自己實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶,測(cè)量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一
個(gè)點(diǎn)的距離〃,算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度。,然后以/?為橫軸、以上2為縱軸作出了如圖丙
所示的圖線,圖線的斜率近似等于(單位為國(guó)際單位制單位).
A.19.60B.9.80C.4.90
圖線未過(guò)原點(diǎn)O的原因是.
解析:(1)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí),重錘的重力勢(shì)能減小了
2
A£p=/n^OB=1.00X9.80X18.90X10J?1.85J;
-OC-OA(27.06-12.41)X10-2”
打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度如=—石「=-------4Xnn9--------m/s^l.83m/s,此時(shí)重錘
的動(dòng)能增加了△1.00X1.832J=1.67J.
⑵由機(jī)械能守恒定律有/。2=儂,可得/2=苑由此可知圖線的斜率近似等于重力
加速度g,故B正確.由圖線可知,〃=0時(shí),重錘的速度不等于零,原因是該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)
時(shí)先釋放了紙帶,然后才接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源.
答案:(1)1.851.831.67(2)B先釋放了紙帶,后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
命題點(diǎn)三創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新
“。4?金屬球
16.14cm;尚
/
畫'》18.66cm光電門
睡=接計(jì)0
時(shí)器UH?H_祠Bj
21.16cm
(301.用光電門測(cè)定小球
23.68cm下落到B點(diǎn)的速度.1.利用系名市機(jī)械能守
hO2.結(jié)合土,圖恒代替單4?物體的機(jī)
i.利用鋼球擺動(dòng)來(lái)驗(yàn)線判斷
證機(jī)械能守恒定律.26.18cm械能守恒.
小球下落過(guò)程中機(jī)械
科
2.利用光電門測(cè)定擺2.利用光目m門測(cè)算滑
1.小球彳主重力作用下能守恒.
球的瞬時(shí)速度.塊的瞬時(shí)速度
做豎直」二拋運(yùn)動(dòng).3.分析實(shí)驗(yàn)誤差A(yù)Ep
2.利用3頁(yè)閃照片獲取—AEk隨”變化的規(guī)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).律.
EE(2021.河北卷)某同學(xué)利用圖1中的實(shí)驗(yàn)裝置探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)
系,所用器材有:一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、輕細(xì)繩、50g的鉤碼若干、光電門2個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)
器、帶遮光條的滑塊(質(zhì)量為200g,其上可放鉤碼)、刻度尺,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2,
實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:
遮光條光電門I光電門2
圖1
①安裝器材,調(diào)整兩個(gè)光電門距離為50.00cm,輕細(xì)繩下端懸掛4個(gè)鉤碼,如圖1所示;
②接通電源,釋放滑塊,分別記錄遮光條通過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間,并計(jì)算出滑塊通過(guò)兩
個(gè)光電門的速度;
③保持最下端懸掛4個(gè)鉤碼不變,在滑塊上依次增加一個(gè)鉤碼,記錄滑塊上所載鉤碼的
質(zhì)量,重復(fù)上述步驟;
④完成5次測(cè)量后,計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)(包含滑塊、
滑塊所載鉤碼和輕細(xì)繩懸掛鉤碼)總動(dòng)能的增加量A4及系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量△E,結(jié)果
如下表所示:
M/kg0.2000.2500.3000.3500.400
△Ek/J0.5820.4900.3920.2940.195
△E/J0.3930.4900.6860.785
回答下列問(wèn)題:
(1)實(shí)驗(yàn)中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢(shì)能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字);
(2)步驟④中的表格所缺數(shù)據(jù)為;
⑶若M為橫軸,△E為縱軸,選擇合適的標(biāo)度,在圖2中繪出AE-M圖像;
fAE/J
圖2
完全忽略滑塊與木板之間的摩擦力做功,則滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
(保留兩位有效數(shù)字).
【解題方案】
第1步:弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繖C(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系.
第2步:理清實(shí)驗(yàn)原理:根據(jù)能量守恒定律,系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量等于系統(tǒng)動(dòng)能的增
加量與增加的內(nèi)能之和,系統(tǒng)減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
第3步:制定數(shù)據(jù)處理方案:系統(tǒng)減少的機(jī)械能等于克服摩擦力做的功,因此求出每次
改變鉤碼后系統(tǒng)減少的機(jī)械能,根據(jù)即可求出動(dòng)摩擦因數(shù),多求幾次摩擦系數(shù),
最后求平均值.
解析:(1)四個(gè)鉤碼重力勢(shì)能的減少量為
△Ep=4mgL=4X0.05X9.8X0.5J=0.980J.
(2)對(duì)滑塊和鉤碼構(gòu)成的系統(tǒng),由能量守恒定律可知
4mgL—Wf=S(4"?+M)vi
其中系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能為△Ep=4mgZ,
系統(tǒng)增加的動(dòng)能為
AEk=;(4n?+M)o3—;(4〃7+Af)。^
系統(tǒng)減少的機(jī)械能為AE=Wf,則代入數(shù)據(jù)可得表格中減少的機(jī)械能為A£4=(0.98-
0.392)J=0.588J.
(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)得△E-何的圖像為
根據(jù)做功關(guān)系可知AE=〃MgL
切心0.785-0.393
則△E-M圖像的斜率為J=〃gL=-6Z二5Q…=1.96
解得動(dòng)摩擦因數(shù)為〃=0.40(0.38?0.42)
答案:(1)0.980(2)0.588
(3)見(jiàn)解析0.40(0.38?0.42)
[對(duì)點(diǎn)演練]
5.(實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新)小明同學(xué)利用如圖所示的裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.A為裝有
擋光片的鉤碼,總質(zhì)量為擋光片的擋光寬度為b,輕繩一端與A相連,另一端跨過(guò)光
滑輕質(zhì)定滑輪與質(zhì)量為的重物B相連.他的做法是:先用力拉住B,保持A、B
靜止,測(cè)出A的擋光片上端到光電門的距離/z,然后由靜止釋放B,A下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)光電
n,光電門可測(cè)出擋光片的擋光時(shí)間3算出擋光片經(jīng)過(guò)光電門的平均速度,將其視為A下
落/?(〃》/?)時(shí)的瞬時(shí)速度,重力加速度為g.
(1)在A從靜止開(kāi)始下落人的過(guò)程中,驗(yàn)證以A、B、地球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表
達(dá)式為(用題目所給物理量的符號(hào)表示).
(2)由于光電門所測(cè)的平均速度與物體A下落人時(shí)的瞬時(shí)速度間存在一個(gè)差值A(chǔ)。,因而
系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能(填“大于”或“小于”)系統(tǒng)增加的動(dòng)能.
(3)為減小上述△。對(duì)結(jié)果的影響,小明同學(xué)想到了以下一些做法,其中可行的是
A.保持A下落的初始位置不變,測(cè)出多組算出多個(gè)平均速度然后取平均值
B.減小擋光片上端到光電門的距離/?
C.增大擋光片的擋光寬度6
D.適當(dāng)減小擋光片的擋光寬度b
(4)若采用本裝置測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭,則測(cè)量值(填“大于”“等于”或
“小于”)真實(shí)值.
解析:⑴對(duì)A、B、地球所組成的系統(tǒng),根據(jù)機(jī)械能守恒定律得(M—,")g〃=
(2)物體A經(jīng)過(guò)光電門時(shí)實(shí)際做勻加速直線運(yùn)動(dòng),光電門所測(cè)的平均速度為t時(shí)間的中
間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,故物體A下落分時(shí)的瞬時(shí)速度大于光電門所測(cè)的平均速度,因而系統(tǒng)
減少的重力勢(shì)能大于系統(tǒng)增加的動(dòng)能.
(3)由。=§知,擋光片的擋光寬度越小,光電門所測(cè)的平均速度越接近物體A下落〃時(shí)
的瞬時(shí)速度,故適當(dāng)減小擋光片的擋光寬度〃可減小△。對(duì)結(jié)果的影響,選項(xiàng)D正確,A、
B、C錯(cuò)誤.
(4)由4=2加知,采用本裝置測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊臏y(cè)量值小于真實(shí)值.
答案:(1)(M—加須=如+刈(9
(2)大于(3)D(4)小于
6.(實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新)用如圖中所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證如、,妝組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.m2
從高處由靜止開(kāi)始下落,如上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量,即
可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶,0是打下的第一個(gè)點(diǎn),每相
鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),所用電源的頻率為50Hz.已知""=50g、相2=150
g.則:(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度vs=m/s;
(2)在打下0點(diǎn)到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5的過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量△Ek=J,系統(tǒng)重力
勢(shì)能的減少量△Ep=J;(當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取10m/s2)
(3)若某同學(xué)作出jiA/,圖像如圖丙所示,則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=m/s2.
(21.60+26.40)X1CT2
解析:(1)。5=m/s=2.4m/s.
0.1X2
(2)A&=/如+加2)嫉一0比0.58J,
△Ep=m2gh5—mig/t5=0
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