如图为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置,完成以下填空.实验步骤如下:①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于

如图为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置,完成以下填空.实验步骤如下:①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于

题型:不详难度:来源:
如图为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置,完成以下填空.

魔方格

实验步骤如下:
①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,将导轨调至水平.
②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s.
③将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.
④读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间△t1和△t2
⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.
⑥滑块通过光电门1和光电门2时,可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=______和Ek2=______.
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少△Ep=______.(重力加速度为g)
⑧如果满足关系式______,则可认为验证了机械能守恒定律.
答案
(1)由于光电门的宽度d很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.
滑块通过光电门1速度v1=
l
△t1

滑块通过光电门2速度v2=
l
△t2

系统的总动能分别为Ek1=
1
2
(M+m)(
l
t1
)
2
和Ek2=
1
2
(M+m)(
l
t2
)
2

(2)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少△Ep=mgs
(3)如果满足关系式△Ep=Ek2-Ek1,即系统重力势能减小量等于动能增加量,则可认为验证了机械能守恒定律.
故答案为:(1)
1
2
(M+m)(
l
t1
)2
1
2
(M+m)(
l
t2
)2

(2)△Ep=mgs  
(3)△Ep=Ek2-Ek1
举一反三
(1)在“用打点计时器验证重锤做自由落体运动的过程中机械能守恒”的实验中,设重物的质量为m,它下落距离为h时速度为v,考虑到实验中阻力不可避免,则根据实验数据得到的结果,应当是______.
A.
1
2
 mv2正好等于mgh           B.
1
2
 mv2一定小于mgh
C.
1
2
 mv2不一定等于mgh         D.
1
2
 mv2大于mgh
(2)上述实验中选出的一条纸带如下图所示.其中O点为起始点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个点,打点计时器通以50Hz的交流电,用最小刻度为mm的刻度尺,测得OA=11.13cm,OB=17.69cm,OC=25.9cm.记录的这三个数据中不符合有效数字要求的是______,应写成______cm.在记数点A和B之间、B和C之间还各有一个点未画出.重锤的质量是0.5kg.根据以上数据,打B点时,重锤的重力势能比开始减少了______ J,这时它的动能是______ J(g=9.8m/s2,结果取三位有效数字).

魔方格
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如图,这是验证机械能守恒定律实验中得到的一条纸带.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当地的重力加速度g=9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg,A、B、C、D是连续打出的四个点,它们到起始点O(经过O点时的初速度等于零)的距离如图所示,则由图中数据可知,重物经过C点时的速率为______m/s,由O点运动到C点,动能的增加量等于7.56J,重力势能的减少量等于______J.由此得到的结论是:______.(取三位有效数字).

魔方格
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I.在验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=200g的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示.O为纸带下落的起始点,A、B、C为纸带上选取的三个连续点.已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点,当地的重力加速度为g=9.8m/s2,那么

魔方格

(1)计算B点瞬时速度时,甲同学用
v2B
=2gSOB
,乙同学用vB=
SAC
2T
.其中所选择方法正确的是______(填“甲”或“乙”)同学.
(2)同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力,为此他计算出纸带下落的加速度为______m/s2,从而计算出阻力f=______N.
(3)若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断,他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的?______.(填“能”或“不能”)
II.物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡,其标称功率值为0.75W,额定电压值已模糊不清.他们想测定其额定电压值,于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2Ω,然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U=


PR
=


2×0.75
V=1.22V
.他们怀疑所得电压值不准确,于是,再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路,测量通过灯泡的电流和它两端的电压.根据测量数据已绘出灯泡的U-I图线,如图所示.

魔方格

A.电压表V(量程3V,内阻约3kΩ)
B.电流表A1(量程150mA,内阻约2Ω) 
C.电流表A2(量程500mA,内阻约0.6Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω)
E.滑动变阻器R2(0~100Ω)
F.电源E(电动势4.0V,内阻不计)
G.开关S和导线若干
H.待测灯泡L(额定功率0.75W,额定电压未知)
(1)在下面所给定的实线框中画出他们进行实验的电路原理图,指出上述器材中,电流表选择______(填“A1”或“A2”);滑动变阻器选择______(填“R1”或“R2”).
(2)从图线上分析该灯泡的额定电压应为______V;这一结果大于开始时的计算结果,原因是______.
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(1)下面是某同学做“验证机械能守恒”实验中的部分实验步骤,请完成填空部分:
①将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器;
②用手握着纸带,让重物静止地靠近打点计时器,然后先______再______,让重物自由落下,纸带上打下一系列点.
③从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距离接近2mm,且点迹清楚的纸带进行测量,测出一系列各计数点到第一个点的距离h1、h2…,算出______.
④据公式 vn=
hn+1-hn-1
2T
计算物体在打下点1、2…时的即时速度v1、v2…,计算相应的______.
(2)某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示(图中0是打点计时器的第一个点,A、B、C、D、E分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点,单位为mm,重力加速度取g=10m/s2).
若重锤质量为1.00kg,则重锤从起始下落至C时,减少的重力势能为______(计算结果保留三位有效数字);A到B的时间间隔为______.魔方格
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在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg.若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图1所示(相邻计数点时间间隔为0.02s).按要求将下列问题补充完整.
(1)纸带的______(左、右)端与重物相连;
(2)打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=______m/s;
(3)从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△Ep=______J,此过程中物体动能的增加量△Ek=______J;(计算结果保留两位有效数字)
(4)实验的结论是______.
(5)下面列举了该实验的几个操作步骤(示意图如图2):
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.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量纸带上打出的某些点之间的距离;
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或者操作不恰当的步骤,将其选项对应的字母填在下面的横线上,并改正不恰当的步骤:
没有必要进行的步骤是:______
操作不恰当的步骤是______,改正为______
操作不恰当的步骤是______,改正为______.魔方格
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