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。
