在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为f(Hz),查得当地的重力加速度g(m/s2),测得所用的重物的质量为m(kg),实验中得到一条

在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为f(Hz),查得当地的重力加速度g(m/s2),测得所用的重物的质量为m(kg),实验中得到一条

题型:潍坊模拟难度:来源:
在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为f(Hz),查得当地的重力加速度g(m/s2),测得所用的重物的质量为m(kg),实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一点记作O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,经测量知道A、B、C、D各点与O点的距离分别为s1(m)、s2(m)、s3(m)、s4(m).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,若等式______成立,则验证了机械能守恒定律.
答案
重力势能的减小量为△EP=mgs3
C点的瞬时速度vC=
s4-s2
2T
=
(s4-s2)f
2
,则动能的增加量Ek=
1
2
mv2=
1
8
mf2(s4-s2)2
.当重力势能的减小量等于动能的增加量,即mgs3=
1
8
mf2(s4-s2)2
成立,机械能守恒.
故答案为:(1)mgs3
1
8
mf2(s4-s2)2
mgs3=
1
8
mf2(s4-s2)2
举一反三
(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,利用重锤拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.
①在实验过程中,下列的说法正确的是:______.
A.必须使用的测量仪器有:打点计时器、天平和刻度尺
B.纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上
C.实验中其他条件不变时,选用重锤质量的大小不影响实验的误差
D.选纸带上任意两点的数据都可以验证机械能守恒定律
②按图a所示安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图b所示.图中O点为为打点起始点(速度为零).选取纸带上打出的连续点A、B、C、…,测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T.为验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从打下O点到打下F点的过程中,重锤重力势能的减少量△Ep=______,动能的增加量△Ek=______( 用题中所给字母表示 ).
(2)用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内电阻分别约为0.1Ω和1kΩ,如图所示为所需的器材.
①在方框内画出实验电路图
魔方格

②把器材连成实验电路,注意两个电表要选用适当量程,并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大.
③一位同学记录的6组数据见下表,试根据这些数据在图中画出U-I图线.
魔方格

④根据图线求出电池的电动势E=______V,内阻r=______Ω.
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I/A0.120.200.310.320.500.57
U/V1.371.321.241.181.191.05

魔方格
(1)用落体法研究机械能守恒定律的实验中,某同学按照正确的操作选得纸带,但在处理纸带的过程中不小心把纸带撕成三个小段,并丢失了中间段的纸带,剩下的两段纸带如图所示.已知电源的频率为50Hz,在纸带上打出的各点间距离记录在下图中.
①A、B两点间的平均速度是______m/s;
②丢失的中间段纸带上有______个点;
③由这两段纸带可以求得当地的重力加速度g=______m/s2
(2).有一个额定电压为2.8V,功率约为0.8W的小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~3V,内阻6kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻30kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,2A)
F.滑动变阻器(200Ω,0.5A)
G.蓄电池(电动势6V,内阻不计)
①用如图所示的电路进行测量,电压表应选用______,电流表应选用______.滑动变阻器应选用______.(用序号字母表示)
②通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示.由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为______Ω.
③若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连,要使灯泡正常发光,需串联一个阻值为______Ω的电阻.魔方格
利用自由落体运动做验证机械能守恒定律的实验时:
(1)有下列器材可供选择:
①铁架台 ②打点计时器 ③复写纸 ④纸带 ⑤低压直流电源 ⑥天平 ⑦秒表 ⑧导线.
其中实验中不必要的器材是______(填序号);缺少的器材是______.
(2)若已知打点计时器的电源频率为50Hz,当地的重力加速度g=9.80m/s2,重物质量为mkg.实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,其中0为第一个点,A、B、C为另外3个连续点,根据图中的数据,可知重物由0点运动到B点,重力势能少量△Ep=______J;动能增加量△Ek=______J;产生误差的主要原因是______.魔方格
在验证机械能守恒定律的实验中,得到一条纸带如图所示,图中O点为打点计时器打下的第一点,可以看做重物运动的起点,若重物的质量为0.50kg,己知相邻两点时间间隔为0.02s,图中长度单位是cm,g取10/m2,则打点计时器打下B点时,重物的速度vB=______m/s.从起点O到打下B点的过程中,重力势能的减小量△EP=______J,经过计算发现动能的增加量略小于重力势能的减少量,为什么______.(以上计算结果均保留两位有效数字)

魔方格
用落体验证机械能守恒定律的实验
(1)为进行该实验,备有下列器材可供选择
铁架台、打点计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关.其中不必要的器材是______.缺少的器材是______.
(2)若实验中所用重物的质量m=1㎏,打点时间间隔为0.02s,
打出的纸带如图所示,O、A、B、C、D为相邻的几点,测的OA=0.78cm、OB=1.79cm、OC=3.14cm、OD=4.90cm,查出当地的重力加速度g=9.80m/s2,则重物在B点时的动能EAB=______ J.从开始下落到B点的过程中,重物的重力势能减少量是______J,由此得出的结论是______.魔方格