在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示.相邻记数点时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s

在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示.相邻记数点时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s

题型:不详难度:来源:
在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示.相邻记数点时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s2

魔方格

(1)某同学在计算与B点对应的重锤的瞬时速度时,他采用了公式vb=


2gh
(h表示OB距离),这种做法______(填“对”或“不对”).
(2)从起始点O到打下记数点B的过程中,物体重力势能的减小量△EP=______,动能的增加量△EK=______(均保留两位有效数字);
(3)即使在操作规范,数据测量及数据处理很准确的前提下,该实验测得的△EP也一定略大于△EK,这是实验存在系统误差的必然结果,试分析该系统误差产生的主要原因:______.
答案
(1)在验证机械能守恒的实验中,由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度,所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度.
(2)利用匀变速直线运动的推论
vB=
xAC
2t
=
0.0702-0.0313
0.04
=0.97m/s
重物由0点运动到B点时,重物的重力势能的减少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.0494 J=0.48J.
EkB=
1
2
mvB2
=0.47J
(3)由(2)可知,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力,机械能损失.
故答案为:(1)不对;(2)0.48J;0.47J;纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力,机械能损失.
举一反三
用如图1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下落,
重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点痕进行测量,即验证机械能守恒定律.
(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”上;
C.用天平测出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
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.
其中没有必要进行的或者操作不当的是______.
(2)在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图2所示,相邻记数点时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s2.求:
①打点计时器打下记数点B时,物体的速度VB=______ (保留三位有效数字);
②从点O到打下记数点B的过程中,物体重力势能的减小量△EP=______,动能的增加量△EK=______(保留三位有效数字);
③根据题中提供的条件,可求出重锤实际下落的加速度a=______.(保留三位有效数字)
(3)即使在实验操作规范,数据测量及数据处理很准确的前提下,该实验测得的△EP 也一定略大于△EK,这是实验存在系统误差的必然结果,试分析该系统误差产生的主要原因.______.

魔方格
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某同学利用验证机械能守恒定律的实验装置来测定当地的重力加速度,该同学在通过实验得到的纸带上选取6个点,每相邻两个点之间的时间间隔均为T,其中1、2、3点相邻,4、5、6点也相邻.3、4点之间还有几个不清楚的点.若测得1、3距离为s1,4、6之间的距离为s2,2、5之间的距离为s3.则第2点速度的表达式v=______,重力加速度的表达式是g=______.魔方格
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光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图1所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,利用光电计时器来探究合外力做功与动能变化的关系.
如图2所示,水平面O点左侧是光滑平面,右侧是粗糙平面,弹簧的左端固定在竖直的墙壁上,弹簧处于自然长度时右端恰好在O点,在O点固定光电门可以测出木块通过O点的时间,木块与弹簧不相连.现用木块将弹簧压缩一段距离,然后由静止释放,将弹簧压缩的长度x、木块通过光电门的时间t、木块在粗糙水平面上滑行的距离s记入表中.

魔方格

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实验序号123456
压缩量x/cm101520253035
时间t/s0.1000.0670.0500.0400.0330.029
距离s/m0.501.132.003.124.506.13
利用打点计时器验证自由落体机械能守恒时,下列器材中不必要的是(  )
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A.重物B.天平C.纸带D.低压电源
在验证机械能守恒定律的实验中,已知电源的频率为50Hz,g=10m/s2,测出所用重物的质量m=1.00kg,实验中得到一条点迹清晰的纸带,并把第一个点记作O(速度为零),另选纸带上连续的4个点A、B、C、D作为测量点,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、85.78cm,根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量为______J,动能的增加量为______J(取3位有效数字).