在验证机械能守恒定律的实验中,打点计时器所用的电源的频率为50Hz,当地的重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用重锤的质量为1.00kg.(1)甲、乙、丙三
题型:不详难度:来源:
在验证机械能守恒定律的实验中,打点计时器所用的电源的频率为50Hz,当地的重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用重锤的质量为1.00kg. (1)甲、乙、丙三位同学分别用同一装置打出了三条纸带,量出各纸带上第1、2点间的距离分别为0.15cm、0.19cm、0.25cm,则可以肯定______ (选填甲、乙或丙)同学在操作上有错误. (2)若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得某处开始连续三点A、B、C到第一个点O的距离分别为15.55cm、19.20cm和23.23cm,则当打下点B时,重锤的重力势能减小量为______ J,重锤的动能为______ J(均保留三位有效数字). |
答案
(1)打点计时器的打点频率为50 Hz,打点周期为0.02 s,重物开始下落后,在第一个打点周期内重物下落的高度:h=gt2≈2mm,所以所选的纸带最初两点间的距离接近2 mm. 量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18cm,0.19cm和0.25cm,可以看出丙同学在操作上误差较大,存在着错误. 故答案为:丙. (2)当打点计时器打在B点时,重锤的重力势能的减少量为:△EP=mgh=1.0×9.8×0.1920 J=1.88 J. 利用匀变速直线运动的推论,B点的速度为: vB===1.92m/s 根据动能的定义式得出: EkB=m=1.84J 故答案为:1.88,1.84. |
举一反三
小华设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒,提供的实验器材如下: A.小车B.钩码 C.一端带滑轮的木板 D.细线 E.电火花计时器F.纸带 G.毫米刻度尺H.低压交流电源 I.220V的交流电源 (1)实验中不需要的器材是______(填写器材序号),还应补充的器材是______. (2)实验中得到的一条纸带如图乙所示,选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号0~6),测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6,打点周期为T.则打点2时小车的速度v2=______;若测得小车质量为M,钩码质量为m,打点1和点5时小车的速度分别为v1、v5,己知重力加速度为g,则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为______. (3)实验中,钩码减少的重力势能总是略大于系统增加的动能,主要原因是______. |
在“验证机械能守恒”的实验中,有下述A至F六个步骤: A.将打点计时器竖直固定在铁架台上 B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落 C.取下纸带,更换新纸带,重新做实验 D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带,让重物靠近打点计时器 E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、…hn.,计算出对应瞬时速度v1、v2、v3…vn F.分别计算出mvn2和mghn,在误差范围内看是否相等 (1)以上实验步骤按合理的操作步骤排序应是______. (2)计算表明,总有mvn2______mghn(填“>”“=”或“<”),原因是______. (3)实验操作正确,能得出实验结论______. |
利用如图1所示的装置,研究重物自由下落过程中重力势能的减少量与______(填“动能的增加量”或“速度的增加量”)的关系,可以验证机械能守恒定律.在处理实验数据时,需要确定打点时重物的动能.一次实验中,质量为m的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列点迹,如图2所示.已知相邻两点之间的时间间隔为T.测得A、B两点间的距离为h1,B、C两点间的距离为h2.由此可以确定,在打点计时器打下B点时,重物的动能为______.
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如图甲所示的装置叫做阿特伍德机,是英国数学家和物理学家阿特伍德(G•Atwood1746-1807)创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律. 某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律,如图乙所示. (1)实验时,该同学进行了如下步骤: ①将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物用绳连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态.测量出______(填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h. ②在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为△t. ③测出挡光片的宽度d,计算有关物理量,验证守恒定律. (2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,应满足的关系式为______(已知重力加速度为g). (3)引起该实验系统误差的原因有______(写一条即可). (4)验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,不断增大物块C的质量m,重物B的加速度a也将不断增大,那么a与m之间有怎样的定量关系?a随m增大会趋于一个什么值? 请你帮该同学解决, ①写出a与m之间的关系式:______(还要用到M和g) ②a的值会趋于______.
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如图1所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置. (1)关于这一实验,下列说法正确的是______ A.重锤的质量不必测量 B.打点计时器应接低压直流电 C.应先接通电源打点,后释放纸带 D.需使用秒表测出重物下落的时间 (2)选用实验中得出的一条纸带来验证机械能守恒定律.图2中O点为起始点,A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点,F点是第n个点.设相邻点间的时间间隔为T,下列表达式可以用本实验中计算F点速度vF的是______ A.vF=g(nT)B.vF=C.vF=D.vF=. |
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