在“验证机械能守恒定律”的一次实验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,P为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画
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在“验证机械能守恒定律”的一次实验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,P为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画
题型:不详
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在“验证机械能守恒定律”的一次实验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,P为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)如图所示.(相邻记数点时间间隔为0.02s),那么:
(1)纸带的______(用字母“P”或“C”表示)端与重物相连;
(2)打点计时器打下计数点B时,物体的速度v
B
=______;
(3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△E
P
=______,此过程中物体动能的增加量△E
k
=______;(g取9.8m/s
2
)(结果保留2位有效数字)
(4)通过计算,数值上△E
P
______△E
k
(填“<”、“>”或“=”),这是因为:______.
答案
(1)重物在下落的过程中,速度越来越大,在相等时间内的位移越来越大,知纸带的P端与重物相连.
(2)B点的速度等于等于AC段的平均速度,则
v
B
=
x
AC
2T
=
(7.06-3.14)×1
0
-2
2×0.02
m/s
=0.98m/s.
(3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△E
P
=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J.
此过程中动能的增加量
△
E
k
=
1
2
m
v
B
2
=
1
2
×1×0.9
8
2
≈0.48J.
(4)通过计算,数值上△E
p
>△E
k
,因为克服阻力做功,使得机械能损失.
故答案为:(1)P(2)0.98m/s(3)0.49J,0.48J(4)“>”,由于克服阻力做功使机械能损失
举一反三
在某次“验证机械能守恒定律”的实验中,质量为m kg的重锤自由下落,在纸带上打出一系列点,我们选择______的纸带进行数据处理.图中是一条已选出的纸带,已知相邻记数点的时间间隔为0.02s,打点时的起点是P.则打点计时器打下Q点时,重锤的速度v
Q
=______m/s、重锤的重力势能减小量△E
p
=______J、此过程中重锤动能的增加量△E
k
=______J(取g=10m/s
2
).
题型:不详
难度:
|
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某同学利用图甲的实验装置来验证机械能守恒定律.
(1)该同学开始实验时情形如图甲所示,接通电源释放纸带.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:
a______;b______.
(2)实验中所用重物的质量m=1kg,经改正错误后,打出的纸带如图乙所示,O为重物由静止开始运动时打点计时器所打的第一个点,A、B、C、D为相邻的几个计数点,每两个相邻计数点的时间间隔为0.04s,测得OA=0.77cm、OB=3.07cm、OC=6.92cm、OD=12.30cm,查出当地的重力加速度g=9.80cm/s
2
,则重物在计时器打下B点时的动能E
kB
=______J;从开始下落到打下B点的过程中,重物的重力势能减少量△E
p
=______J.(结果保留三位有效数字)
(3)据纸带算出相关个点的速度v,并量出下落的距离h,以
v
2
2
为纵轴,以h为横轴画出的图象应是图丙中的______.由此可说明机械能是守恒的,图象的斜率代表的物理量是______.
题型:不详
难度:
|
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如图a所示,是利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验.
(1)某同学的实验操作步骤如下:
A.用天平测量出重锤的质量
B.按图示的装置安装器件
C.将打点计时器接到电源的直流输出端上
D.接通电源后释放纸带,打出一条纸带
E.换用另外的纸带,重复步骤D
F.选取合适的纸带
G.测量所选纸带上某些点之间的距离
H.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能和它增加的动能,比较二者是否相等
请你指出:①以上实验步骤中一个可以不必要的操作步骤是______;②操作有错误的实验步骤是______.(填字母代号)
(2)某实验小组打出了三条纸带,但是由于实验操作不规范,三条打点纸带的第1个点和第2个点之间的距离都明显的不接近2mm,于是他们选择了如图b所示的一条点迹清晰且在一条直线上的纸带进行数据处理.他们首先在所选择纸带的前四个点的上
方标上1、2、3、4,在后面适当的位置又选取了5个连续点,分别标上A、B、C、D、E;然后他们设计了三种数据处理方案来验证机械能守恒定律.
方案1:选择第1个点作为过程的起点,分别选择点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出点A、B、C、D、E到第1个点的距离h
1
、h
2
、h
3
、h
4
、h
5
,利用
v
n
=
h
n+1
-
h
n-1
2T
算出重锤运动到点B、C、D时的速度,比较“mgh
n
和
1
2
m
v
2n
”是否相等来验证机械能是否守恒.
方案2:选择第3个点作为过程的起点,分别选择点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出点A、B、C、D、E到第3个点的距离h
1
、h
2
、h
3
、h
4
、h
5
,再数出点B、C、D到第3个点的时间间隔数k,利用v
n
=gkT算出重锤运动到点B、C、D时的速度,利用v
3
=2gT求出打第3个点时重锤的速度,比较“mgh
n
和(
1
2
m
v
2n
-
1
2
m
v
23
)”是否相等来验证机械能是否守恒.
方案3:选择第3个点作为过程的起点,分别选择点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出点A、B、C、D、E到第3个点的距离h
1
、h
2
、h
3
、h
4
、h
5
,利用
v
n
=
h
n+1
-
h
n-1
2T
算出重锤运动到点B、C、D时的速度,再测出第2个点到第4个点之间的距离S,利用
v
3
=
S
2T
求出打第3个点时重锤的速度,比较“mgh
n
和(
1
2
m
v
2n
-
1
2
m
v
23
)”是否相等来验证机械能是否守恒.
①你认为最合理的实验方案是______方案.
②你判断的理由是:______.
③利用你选择的数据处理方案,可求得D点对应的速度为v
D
=______m/s(保留三位有效数字).
题型:不详
难度:
|
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(1)在验证机械能守恒定律的实验中,实验装置如图所示.实验要验证的是重物重力势能的减少量是否等于动能的增加量.以下步骤仅是实验操作中的一部分,请将必要的步骤挑选出来,并且按正确的顺序排列:______(填代号).
A.把打点计时器固定在铁架台上,并用导线把它和交流电源连接起来
B.用天平称出重锤的质量
C.把纸带的一端固定在重锤上,另一端穿过打点计时器的限位孔,把重锤提升到一定的高度
D.用秒表测出重锤下落的时间
E.释放纸带
F.重复几次,得到3~5条符合要求的纸带
G.接通电源
(2)根据纸带算出相关各点的速度v,测量出由静止开始下落的距离h,以
v
2
2
为纵轴,以h为横轴,画出的图线应是如图中的______,就证明机械能是守恒的,图象的斜率代表的物理量是______.
题型:威海模拟
难度:
|
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某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律.让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即
1
2
mv
2
=mgh.直接测量摆球到达B点的速度v比较困难.现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动,利用平抛的特性来间接地测出v.
如图(a)中,悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出作平抛运动.在地面上放上白纸,上面覆盖着复写纸,当小球落在复写纸上时,会在下面白纸上留下痕迹.
用重锤线确定出A、B点的投影点N、M.重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放),球的落点痕迹如图(b)所示,图中米尺水平放置,零刻度线与M点对齐.用米尺量出AN的高度h
1
、BM的高度h
2
,算出A、B两点的竖直距离,再量出M、C之间的距离x,即可验证机械能守恒定律.已知重力加速度为g,小球的质量为m.
(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为______cm.
(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v
0
=______.
(3)用测出的物理量表示出小球从A到B过程中,重力势能的减少量△E
P
=______,动能的增加量△E
K
=______.
题型:甘肃二模
难度:
|
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