用如图(甲)所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种,重锤从高处由静止开始落下,重锤从拖着的纸带通过打点计
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用如图(甲)所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种,重锤从高处由静止开始落下,重锤从拖着的纸带通过打点计
题型:不详
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用如图(甲)所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种,重锤从高处由静止开始落下,重锤从拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能定恒定律。
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.调整错误后,再接通电源开关,释放悬挂纸带的夹子,打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
指出其中没有必要进行的步骤是
▲
;操作错误的步骤是
▲
。
(2)如图(乙)所示,根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为s
0
,点A、C间的距离为s
1
,点C、E间的距离为s
2
,使用交流电的频率为f,已知重锤的质量为m,当地的重力加速度为g,则起始点O到打下C点的过程中,重锤重力势能的减少量为△E
P
=
▲
,重锤动能的增加量为△E
K
=
▲
。利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值,则根据这些条件和数据计算重锤下落的加速度a的表达式:a=
▲
。
答案
(1)C,B ; (2)
,
,
或
解析
分析:(1)解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项,只有这样才能明确每步操作的具体含义.
(2)根据重力做功和重力势能的关系可以求出重力势能的减小量;匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,由此求出C点的速度,进一步可以求出重锤动能的增加量;利用匀变速直线运动的推理△x=aT
2
可以求出重锤下落的加速度大小也可以利用机械能守恒定律的表达式求出加速度的大小.
解:(1)B:将打点计时器接到电源的“交流输出”上,故B错误,操作不当.
C:因为我们是比较mgh、
mv
2
的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平,故C没有必要.
故答案为:C,B.
(2)重力势能的减小量等于重力做功大小,故有:
△E
P
=mg(s
0
+s
1
)
由题意可知,各个点之间的时间间隔为T=
,匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,由此可以求出C点的速度大小为:v
C
=
所以动能的增量为:
△E
K
=
m
=
重锤下落时做匀加速运动,因此由逐差法得:
a=
=
或者从O到C根据功能关系有:
ma(s
0
+s
1
)=
m
解得:a=
故答案为:mg(s
0
+s
1
),
,
或
.
举一反三
下列情况中机械能守恒的是( )
A.起重机吊起货物的过程
B.跳伞运动员从空中匀速下落过程
C.物体做平抛运动过程
D.汽车紧急刹车过程
题型:不详
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|
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在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用的电源频率为50Hz,查得当地的重力加速度为g=9.80m/s
2
,测得所用重物的质量为1.00kg,实验中得到一条点迹清晰的纸带,如图所示,把第一个点记作O ,另选取连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm,根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于____J,动能的增加量等于____J(取三位有效数字)
题型:不详
难度:
|
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在“验证机械能守恒定律”的实验中,重锤的质量应适当________(选填“大”或“小”)一些,实验结果总是动能的增加量略___
_ _ __
_(选填“大于”或“小于”)重力势能的减小量,原因是____________的作用。
题型:不详
难度:
|
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质量为0.1kg的小球,用长1m的轻绳挂于O点,把小球拉到与竖直方向的夹角为60
o
的位置后,静止释放,求小球在最低位置的速度大小。
题型:不详
难度:
|
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做《验证机械能守恒定律》的实验中,纸带上打出的点如图所示,若重物的质量为m千克,图中点P为打点计时器打出的第一个点,则
(1)打点计时器打出
B
点时,重锤下落的速度
v
B
=
m/s,
(2)从起点P到打下点B的过程中,重物的重力势能的减小量ΔE
P
=
J,重物的动能的增加量ΔE
K
=
J。
(3)根据纸带提供的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止开始到打出
B
点的过程中,得到的结论是
。 (打点计时器的打点周期为0.02s,g=9.8m/s
2
,小数点后面保留两位)
题型:不详
难度:
|
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