第五章第6講實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1、第6講 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1. 用如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.iAIT圖1通過電磁鐵控制的小鐵球從 A點(diǎn)自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門 B時，毫秒計(jì)時器(圖中未畫出)記錄下?lián)豕鈺r間t，測出AB之間的距離h.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束.(1) 為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測量下列哪些物理量A. A點(diǎn)與地面間的距離HB. 小鐵球的質(zhì)量mC. 小鐵球從A到B的下落時間tABD. 小鐵球的直徑d，若下落過程中機(jī)械能守恒,小鐵球通過光電門時的瞬時速度 V= 則*與h的關(guān)系式為.解析(1)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，除知道小鐵球下落的高度外，還需要計(jì)算小鐵

2、球通過光電門時的速度V,因此需要測量出小鐵球的直徑d.小鐵球通過光電門時的瞬時速度 v= 若下落過程中機(jī)械能守恒，則 mgh=2mv2,解得 t12 靜.答案(1)D (2)d那2. 某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2甲所示.在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B,滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連.滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象.遮光條P1e甲u(yù)nnh11-1 :1 d1h111 :r .1 .乙丙

3、(1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊 乙中的如2b(選填“(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖 或“”時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平.mm.(2) 用螺旋測微器測遮光條寬度d,測量結(jié)果如圖丙所示，則d=(3) 滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，若蟲1、At2和d已知，要驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒,還應(yīng)測出.寫出物理量的名稱及符號).，則表明在上述過程中,(4)若上述物理量間滿足關(guān)系式 滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.答案 (1)=(2)8.474(在8.4738.475之間均算對)(3)滑塊質(zhì)量M 兩光

4、電門間距離L mgL=1(M + m) (Ab) - 2(M + m)伶)3. 在利用打點(diǎn)計(jì)時器驗(yàn)證做自由落體運(yùn)動的物體機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中.(1)需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時的瞬時速度V和下落高度h.某小組的同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，共設(shè)計(jì)了以下四種測量方案，其中正確的A. 用刻度尺測出物體下落的高度h,并測出下落時間t,通過V = gt計(jì)算出瞬時速度VB. 用刻度尺測出物體下落的高度 h,并通過V =V2gh計(jì)算出瞬時速度VC. 根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度，等于這點(diǎn)前、后相鄰2兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時速度 V,并通過h=計(jì)算出高度hD. 用刻度尺測出物體下落的高度

5、 h,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度，等于這點(diǎn)前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時速度V已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,使用交流電的頻率為f.在打出的紙帶上選取連 續(xù)打出的五個點(diǎn)A、B、C、D、E,如圖3所示.測出A點(diǎn)距離起始點(diǎn)0的距離為80, A、C兩點(diǎn)間的距離為S1, C、E兩點(diǎn)間的距離為S2,根據(jù)前述條 件，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)滿足關(guān)系式 ,即驗(yàn)證了物體下落過程中機(jī)械能是守恒的.而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，往往會出現(xiàn)物體的動能增加量略小于重力勢能的減少量，出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因J1B C1O1 O解析(1)該實(shí)驗(yàn)中需要驗(yàn)證的是 mgh=2mv，化簡可得gh=qv ,因此只需要了解h

6、和各點(diǎn)的瞬時速度，h用刻度尺直接測量即可，而 V需根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律求解.則本題的正確選項(xiàng)為D.(2)由運(yùn)動學(xué)的規(guī)律可知 VC= VAE =SAE S1 + S2(S1 + S2 ftAE=廠=4 ，測量可得 SOC= S0 +S1,代入gh = 2v2，整理可得 32g(S0 + si) =(si + S2)2 ;由于紙帶在運(yùn)動的過程中要受到來自打點(diǎn)計(jì)時器的阻力，而阻力對紙帶做負(fù)功，因此物體的動能增加量略小于重力勢能的減少量.答案(1)D (2)32g(s0 + si) = f2(si + S2)2打點(diǎn)計(jì)時器有阻力作用，阻力對紙帶做負(fù)功1、 2、 3、4. 某同學(xué)利用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝

7、置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.該同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點(diǎn)紙帶，在紙帶后段每兩個計(jì)時間隔取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次為4、5、6 7,測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個點(diǎn)的距離 h,并正確求出打相應(yīng)點(diǎn)時的 速度V.各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)見下表：計(jì)數(shù)點(diǎn)1234567h/m0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777v/(m )1.942.332.733.133.502 2 2v /(m s )3.765.437.459.8012.3圖5請?jiān)趫D5坐標(biāo)中，描點(diǎn)作出v2h圖線；由圖線可知，重錘下落的加速度2 2g=m/s(保留三位有效數(shù)字)；若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 = 9.80 m/s，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗(yàn)證自由下落的重錘機(jī)械能守恒的依據(jù)是解析 若機(jī)械能守恒，則滿足 v2 = 2gh則v2h圖線的斜率表