在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00㎏的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点

题型：不详难度：来源：

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00㎏的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O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）．已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g=9.80m/s²．那么：
（1）纸带的______端（选填“左”或“右’）与重物相连；
（2）根据图上所得的数据，应取图中O点和______点来验证机械能守恒定律；
（3）从O点到所取点，重物重力势能减少量△E_P=______J，动能增加量△E_K=______J；（结果取3位有效数字）
（4）实验的结论是______．魔方格

答案

（1）下落过程为匀加速运动，物体运动速度渐渐变大，故打点间距应变大，所以纸带的左端与重物相连；
（2）要验证机械能守恒，应求得某点的速度才行，由数据可得B的速度，故选B点
（3）从O到B的距离：h=19.20cm；B的速度为v=

23.23-15.55

2×0.02

cm/s=1.92m/s
故△EP=mgh=1.00×9.80×19.20×10-2J=1.88J
△Ek=

×1.00×1.922J=1.84J
（4）结论是：在误差允许的范围内，机械能守恒
答：（1）纸带的左端与重物相连
（2）选B点
（3）重物重力势能减少量1.88J，动能增加量1.84J
（4）由数据对比可得：△E_P略大于△E_K，由于该实验存在空气阻力和纸带与振针之间的摩擦．考虑误差因素，结论是：在误差允许的范围内，机械能守恒

举一反三

完成下列关于“验证机械能守恒定律”实验的有关问题：
魔方格

（1）在验证机械能守恒定律时，如果以

为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是过坐标原点的直线就能验证机械能守恒定律，其斜率等于______．
（2）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2…为连续的计数点．现测得两相邻计数点之间的距离分别为s₁、s₂、s₃、s₄、s₅、s₆，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T．根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为______（逐差法），在打5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为______．

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利用气垫导轨（摩擦可以忽略）验证系统机械能守恒定律，实验装置如图所示：
（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，将导轨调至水平；
②测量出挡光条的宽度l；
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s；
④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；
⑤从计算机上（图1中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t₁和△t₂；
⑥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．
（2）用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：
①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为E_k1=______和E_k2=______．
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△E_p=______（重力加速度为g）．
（3）如果△E_p______ （用E_K1和E_K2表示），则可认为验证了系统机械能守恒定律．魔方格

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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50赫．查得当地的重力加速度g=9.80米/秒²．测得所用的重物的质量为1.00千克．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作0，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各点到0点的距离分别为62.99厘米、70.18厘米、77.76厘米、85.73厘米．根据以上数据，可知重物由0点运动到C点，重力势能的减少量等于______焦，动能的增加量等于______焦（取3位有效数字）．

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某研究性学习小组在做“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50Hz．查得当地的重力加速度g=9.80m/s2．测得所用重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，每两个计数点之间有四点未画出，另选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示．经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50cm、86.00cm、130.50cm．

魔方格

根据以上数据，计算出打B点时重物的瞬时速度v_B=______m/s；重物由O点运动到B点，重力势能减少了______J（保留3位有效数字），动能增加了______J（保留3位有效数字）．根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为______m/s2，则物体在下落的过程中所受到的阻力为______N．

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（1）在“探究力的平行四边形定则”实验中，下列实验要求正确的是______
A．弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行
B．两弹簧测力计的拉力方向必须相互垂直
C．读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度
D．使用弹簧测力计时，不能超过其量程
（2）如图为某研究性学习小组设计的“验证机械能守恒定律”的实验装置．小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定．将轻绳拉至水平后由静止释放，在最低点附近放置一组光电门，如图．测出小圆柱运动到最低点时通过光电门的时间 t，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，重力加速度为g．

①某同学测出了悬点到圆柱重心的距离为l，若等式gl=______成立，则可验证小圆柱下摆过程机械能守恒；
②若小圆柱下摆过程中在误差允许范围内机械能守恒，用天平测出小圆柱的质量为m，则小圆柱下摆到最低点时绳子上拉力的理论值为______；
③若在悬点O处安装一个拉力传感器，且在最低点时拉力传感器测出绳子上拉力比理论值偏大些，请分析可能的原因．（写出1条即可）______．魔方格

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