1、1专题 26 验证机械能守恒定律实验1(2018义乌选考模拟)某同学采用如图 1 甲所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验。图 1(1)除了图甲装置中的器材之外,还必须从图乙中选取实验器材,其名称是_;(2)指出图甲装置中不合理的地方(一处)_;(3)小明同学得到了如图丙的一条纸带,读出 0、4 两点间的距离为_cm;(4)已知打点计时器的电源频率为 50 Hz,打下计数点 5 时纸带速度的大小为_m/s(保留 2 位有效数字)。【参考答案】 (1)刻度尺 (2)重锤离打点计时器太远(3)3.10 (4)0.912(6 分) (2019 云南大姚一中模拟)如图所示,气垫导轨上滑块的质量为 M
2、,悬挂钩码的质量为 m,遮光条宽度为 d,气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间为 t1和 t2.当地重力加速度为 g.(1)若光电计时器还记录了滑块从光电门 1 到光电门 2 的时间 t,用上述装置测量滑块加速度,加速度的表达式为_(用所给物理量表示)(2)用上述装置探究滑块加速度 a 与滑块质量 M 及滑块所受拉力 F 的关系时,要用钩码重力代替绳子的拉力,则 m 与 M 之间应满足关系 _.2(3)若两光电门间的距离为 l,用上述装置验证系统在运动中的机械能守恒滑块从光电门 1 运动到光电门2 的过程中,满足关系式_(用所给物 理量表示)时,滑块和钩码系统机械能守恒正常情
3、况下,在测量过程中,系统动能的增加量总是_(填“大于”、“等于”或“小于”)钩码重力势能的减少量【名师解析】 (1)滑块通过光电门 1 和 2 的速度分别为 v1 、 v2 ,根据加速度定义式可知加速d t1 d t2度 a .v2 v1 t d t2 d t1 t【参考答案】(1) a (2 分) (2) m 远小于 M(1 分)d t2 d t1 t(3)mgl (M m)( )2( )2(2 分) 小于(1 分) 12 d t2 d t1故答案为: ,二; 小球 与桌面之间的摩擦力,近些。根据平抛运动的分位移公式求解平抛的初速度;弹簧弹性势能的减小量等于小球动能的增加量,发现 s与 x
4、成正比例关系,由此可知弹簧的弹性势能 与 x 的二次方成正比;本实验视桌面为光滑的,实际上是存在摩擦力的,为减少实验误差,小球射出位置距离桌面右边缘应该近些。本题关键 明确实验原理,然后根据平抛运动的分运动公式列 式并结合表格数据分析,不难。42018安徽宣城调研如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验有一直径为 d、质量为 m 的金属小球由 A 处由静止释放,下落过程中能通过 A 处正下方、固定于 B 处的光电门,测得 A、 B 间的距离为 H(Hd),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为 t,当地的重力加速度为 g.则:3(1)如图乙所示,用游标卡尺测得小球
5、的直径 d_ mm.(2)小球经过光电门 B 时的速度表达式为_ (3)多次改变高度 H,重复上述实验,作出 随 H 的变化图象如图丙所示,当图中已知量 t0、 H0和重力加速1t2度 g 及小球的直径 d 满足表达式_时,可判断小球下落过程中机械能守恒(4)实验中发现动能的增加量 Ek总是稍小于重力势能的减少量 Ep,增加下落高度后,则 Ep Ek将_(选填“增大”“减小”或“不变”)(4)因为该过程中有阻力做功,而高度越高,阻力做功越多,故增加下落高度后, Ep Ek增大【参考答案】(1)7.25 (2) v dt(3)2gH0t d220(4)增大5(10 分)某实验小组进行“验证机械能
6、守恒定律”的实验。(1)甲同学用图 1 所示的实验装置验证机械能守恒定律,将电火花计时器固定在铁架台上,把纸带的下端固定在重锤上,纸带穿过电火花计时器,上端用纸带夹夹住,接通电源后释放纸带,纸带上打出一系列的点,所用电源的频率为 50 Hz,实验中该同学得 到一条点迹清晰的纸带如图 2 所示,其中 O 点为打点计4时器打下的第一个点。纸带连续的计时点 A、 B、 C、 D 至第 1 个点 O 的距离如图 2 所示,已知重锤的质量为 1.00 kg,当地的重力加速度为 g=9.8 m/s2,从起始点 O 到打下 C 点的过程中,重锤重力势能的减少量为 Ep=_J,重锤动能的增加量为 Ek=_J,
7、从以上数据可以得到的结论是_。(结果保留 3 位有效数字)。(2)乙同学利用上述实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸 带后,利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离 h,算出了各计数点对应的速度 v,以 h 为横轴,以21v为纵轴画出了如图 3 所示的图线。由于图线明显偏离原点,若测量和计算都没有问题,其原因可能是_。乙同学测出该图线的斜率为 k,如果阻力不可忽略,则当地的重力加速度g_k(选填“大于”、“等于”或“小于”)。(3)丙同学用如图4所示的气垫导轨装置来验证机械能守恒定律,由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离 L,窄遮光板的宽度为 d,窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为 t1、 t2,经分析讨论,由于 滑块在气垫导轨上运动时空气阻力很小,为此还需测量的物理量是 ,机械能守恒的表达式为 。5【参考答案】(10 分)(1)5.50(2 分) 5.45(2 分) 在实验误差允许的范围内重锤下落的过程中机械能守恒(1 分) (2)先释放重锤,后接通电源(1 分) 大于(1 分) (3)滑块的质量 M 和砂桶的质量 m(1 分) (3)通过测量纸带上各计数点的数据,根据上面的计算判定系统机械能的变化关系,在误差允许范围内,若 Ek= Ep,则系统机械能守恒。
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