高三物理機械能守恒和動能定理實驗

1、機械能守恒和動能定理實驗1.某同學為探究“恒力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設計了如下實驗，他的操作步驟是：a連接好實驗裝置如圖所示b將質(zhì)量為200 g的小車拉到打點計時器附近，并按住小車c在質(zhì)量為10 g、30 g、50 g的三種鉤碼中，他挑選了一個質(zhì)量為50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上釋放小車，打開打點計時器的電源，打出一條紙帶(1)在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條經(jīng)測量、計算，得到如下數(shù)據(jù)：第一個點到第N個點的距離為40.0 cm.打下第N點時小車的速度大小為1.00 m/s.該同學將鉤碼的重力當作小車所受的拉力，拉力對小車做的功為_ J，小車動能的增量為_ J. 0.196

2、0.100(2)此次實驗探究結(jié)果，他沒能得到“恒力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大，顯然，在實驗探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素請你根據(jù)該同學的實驗裝置和操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因有(至少寫出兩條原因)：_ _. 小車質(zhì)量沒有遠大于鉤碼質(zhì)量沒有平衡摩擦力操作錯誤：先放小車后開電源 解析解析/顯隱顯隱2.某某學習小組利用如圖所示的裝學習小組利用如圖所示的裝置驗證動能定理。置驗證動能定理。(1)將氣墊導軌調(diào)至水平，安裝將氣墊導軌調(diào)至水平，安裝好實驗器材，從圖中讀出兩光好實驗器材，從圖中讀出兩光電門中心之間的距離電門中心之間的距離x_ cm；(2)測量擋光條的寬度測量

3、擋光條的寬度d，記錄擋光條通過光電門，記錄擋光條通過光電門1和和2所用的時間所用的時間t1和和t2，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F,為了完成實驗為了完成實驗,還需要直還需要直接測量的一個物理量是接測量的一個物理量是_；(3)該實驗是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和該實驗是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？拉力傳感器的總質(zhì)量？_(填填“是是”或或“否否”)。50.00滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M否否轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)解析解析解析解析(1)兩光電門中心之間的距離兩光電門中心之間的

4、距離x70.30 cm20.30 cm50.00 cm。(2)由于該實驗驗證的是動能定理，故還需要知道滑塊、擋光由于該實驗驗證的是動能定理，故還需要知道滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。條和拉力傳感器的總質(zhì)量。(3)由于拉力可以通過拉力傳感器的讀數(shù)直接得到，故不需要由于拉力可以通過拉力傳感器的讀數(shù)直接得到，故不需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。器的總質(zhì)量。答案答案(1)50.00(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M(3)否否轉(zhuǎn)原題轉(zhuǎn)原題3.2016河南三門峽模擬河南三門峽模

5、擬)某學習小組某學習小組在在“探究功與速度變化關(guān)系探究功與速度變化關(guān)系”的實的實驗中采用了如圖所示的實驗裝置。驗中采用了如圖所示的實驗裝置。(3)逐根增加橡皮條逐根增加橡皮條,記錄每次遮光條記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時間經(jīng)過光電門的時間,并計算出對應的并計算出對應的速度。則畫出的速度。則畫出的Wv2圖象應是圖象應是:_。(1)將氣墊導軌接通氣泵，通過調(diào)平將氣墊導軌接通氣泵，通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導軌使之水平，檢查螺絲調(diào)整氣墊導軌使之水平，檢查是否調(diào)平的方法是是否調(diào)平的方法是_。(2)如圖所示，游標卡尺測得遮光條的寬度如圖所示，游標卡尺測得遮光條的寬度d_ cm。實驗時，。實驗時，將橡皮條掛在滑塊

6、的掛鉤上，向后拉伸一定的距離，并做好標記，以將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上，向后拉伸一定的距離，并做好標記，以保證每次拉伸的距離恒定?，F(xiàn)測得掛一根橡皮條時，滑塊彈離橡皮條保證每次拉伸的距離恒定?，F(xiàn)測得掛一根橡皮條時，滑塊彈離橡皮條后，經(jīng)過光電門的時間為后，經(jīng)過光電門的時間為t，則滑塊最后勻速運動的速度表達式為，則滑塊最后勻速運動的速度表達式為_(用字母表示用字母表示)。將滑塊輕置于氣墊導軌之上，看其是否滑動將滑塊輕置于氣墊導軌之上，看其是否滑動0.550d/ t過坐標原點的一條傾斜直線過坐標原點的一條傾斜直線4.某某實驗小組在做實驗小組在做“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”實驗實驗中，提出了如

7、圖所示的甲、乙兩種方案：甲方案中，提出了如圖所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運動進行實驗，乙方案為用小車在為用自由落體運動進行實驗，乙方案為用小車在斜面上下滑進行實驗斜面上下滑進行實驗(1)組內(nèi)同學對兩種方案進行了深入的討論分析，組內(nèi)同學對兩種方案進行了深入的討論分析，最終確定了一個大家認為誤差相對較小的方案，最終確定了一個大家認為誤差相對較小的方案，你認為該小組選擇的方案是你認為該小組選擇的方案是_，理由是：，理由是：_.解析解析(1)(1)甲甲, ,理由是：采用乙圖實驗理由是：采用乙圖實驗時時, ,由于小車和斜面間存在摩擦力的由于小車和斜面間存在摩擦力的作用作用, ,且不能忽略且不

8、能忽略, ,所以小車在下滑過所以小車在下滑過程中機械能不守恒程中機械能不守恒, ,故乙圖不能用來故乙圖不能用來驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律. .甲甲乙圖實驗中，小車和斜面間存在摩擦力的作乙圖實驗中，小車和斜面間存在摩擦力的作用，且不能忽略，小車下滑過程中機械能不用，且不能忽略，小車下滑過程中機械能不守恒，不能用來驗證機械能守恒定律守恒，不能用來驗證機械能守恒定律. 解析顯隱解析顯隱(2)若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖所示，相鄰若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖所示，相鄰兩點之間的時間間隔為兩點之間的時間間隔為0.02 s，請根據(jù)紙帶計算出，請根據(jù)紙帶計算出B點的速度點的

9、速度大小大小_m/s(結(jié)果保留二位有效數(shù)字結(jié)果保留二位有效數(shù)字)1.4解析顯隱解析顯隱點擊點擊 放放/縮縮(3)該小組內(nèi)同學們根據(jù)紙帶算出了相該小組內(nèi)同學們根據(jù)紙帶算出了相應點的速度，作出應點的速度，作出v2/2-h圖線如圖所圖線如圖所示，請根據(jù)圖線計算出當?shù)氐闹亓邮?，請根?jù)圖線計算出當?shù)氐闹亓铀俣人俣萭_m/s2(結(jié)果保留兩位結(jié)果保留兩位有效數(shù)字有效數(shù)字) 解析顯隱解析顯隱9.76.利用利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律氣墊導軌驗證機械能守恒定律,實驗裝置示意圖如圖所示實驗裝置示意圖如圖所示.(1)實驗步驟實驗步驟將氣墊導軌將氣墊導軌放在水平桌面上放在水平桌面上,桌面高度不低于桌面高度不低于

10、1 m，將導軌調(diào)至水平；，將導軌調(diào)至水平；用游標卡尺測量擋光條的寬度用游標卡尺測量擋光條的寬度l9.30 mm；由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s_ cm；將滑塊移至光電門將滑塊移至光電門1左側(cè)某處左側(cè)某處,待砝碼靜止不動時待砝碼靜止不動時,釋放滑塊釋放滑塊,要求要求砝碼落地前擋光條已通過光電門砝碼落地前擋光條已通過光電門2；從數(shù)字計時器從數(shù)字計時器(圖中未畫出圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門上分別讀出擋光條通過光電門1和光和光電門電門2所用的時間所用的時間t1和和t2；用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝

11、碼的總，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量質(zhì)量m.60.00注意對實驗注意對實驗裝置的熟悉裝置的熟悉及實驗操作及實驗操作的掌握的掌握. .點擊點擊 放放/縮縮轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 解析解析(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式滑塊通過光電門滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時瞬時速度分別為時瞬時速度分別為v1_和和v2_.當滑塊通過光電門當滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時，系統(tǒng)時，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼盤和砝碼)的總動能分別為的總動能分別為Ek1_和和Ek2_.在滑塊從光電門在滑塊從光電門1運動到光電門運動到光電門2的過

12、程中，系統(tǒng)勢能的減少的過程中，系統(tǒng)勢能的減少Ep_(重力加速度為重力加速度為g)(3)如果如果Ep_，則可認為驗證了機械能守恒定律，則可認為驗證了機械能守恒定律 l/t1l/t2mgsEk2-Ek1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 原題原題5.(2016浙江溫州十校聯(lián)合體聯(lián)考浙江溫州十校聯(lián)合體聯(lián)考)某同學安裝如圖甲所某同學安裝如圖甲所示的實驗裝置，驗證機械能守恒定律。如圖乙所示是該示的實驗裝置，驗證機械能守恒定律。如圖乙所示是該實驗得到的一條點跡清晰的紙帶，現(xiàn)要取實驗得到的一條點跡清晰的紙帶，現(xiàn)要取A、B兩點來驗兩點來驗證實驗，已知電火花計時器每隔證實驗，已知電火花計時器每隔0.02 s打一個點。打一個點。請回答下列問題

13、：請回答下列問題：(1)電火花計時器的工作電壓是電火花計時器的工作電壓是_V。(2)根據(jù)紙帶可以判斷，實驗時紙帶的根據(jù)紙帶可以判斷，實驗時紙帶的_(填填“左左”或或“右右”)端和重物相連接。端和重物相連接。(3)若若x24.80 cm，則在紙帶上打下計數(shù)點，則在紙帶上打下計數(shù)點B時的速度時的速度vB_m/s (計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (4)若若x1數(shù)據(jù)也已測出，則實驗還需測出的數(shù)據(jù)也已測出，則實驗還需測出的物理量為物理量為_。220左左1.20如何判斷紙帶如何判斷紙帶的上下端？的上下端？怎樣求解紙帶上某計怎樣求解紙帶上某計數(shù)點的速度？數(shù)點的速度？A、B之間的距離或

14、之間的距離或hAB實驗需要確定重力勢能，實驗需要確定重力勢能，應測量量哪個量？應測量量哪個量？考點一考點一 實驗原理及數(shù)據(jù)處理實驗原理及數(shù)據(jù)處理解析顯隱解析顯隱(5)經(jīng)過測量計算后，某同學畫出了如圖經(jīng)過測量計算后，某同學畫出了如圖丙所示的丙所示的Eh圖線，則圖中表示動能圖線，則圖中表示動能隨高度變化的曲線為隨高度變化的曲線為_(填填“圖圖線線A”或或“圖線圖線B”)。圖線圖線B 7.某某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律頻閃儀每隔能守恒定律頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，如圖閃光一次，如圖所標數(shù)據(jù)為實際距離，該同學通過計算得到不同所標數(shù)據(jù)為實

15、際距離，該同學通過計算得到不同時刻的速度如下表時刻的速度如下表(當?shù)刂亓铀俣热‘數(shù)刂亓铀俣热?.8 m/s2，小球質(zhì)量小球質(zhì)量m0.2 kg，結(jié)果保留，結(jié)果保留3位有效數(shù)字位有效數(shù)字) 時刻時刻t2t3t4t5速度速度(m/s)4.994.483.98(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度時刻小球的速度v5_m/s；(2)從從t2到到t5時間內(nèi)，重力勢能增量時間內(nèi)，重力勢能增量Ep_J, ,動能減少量動能減少量Ek_J；(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若在誤差允許的范圍內(nèi)，若Ep與與Ek近似相等，近似相等，即可驗證了機械能守恒定律由上述計算得即可驗證了機械能守恒定律

16、由上述計算得Ep_Ek(選填選填“”“”“”或或“”)，造，造成這種結(jié)果的主要原因是成這種結(jié)果的主要原因是_. 3.481.241.28轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 解析解析 存在空氣阻力存在空氣阻力 返回返回 原題原題 8.8.某某同學利用如圖所示的氣墊導軌裝置驗證系統(tǒng)機械能守恒定同學利用如圖所示的氣墊導軌裝置驗證系統(tǒng)機械能守恒定律。在氣墊導軌上安裝了兩光電門律。在氣墊導軌上安裝了兩光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過輕質(zhì)定滑輪與鉤碼相連。滑塊用細線繞過輕質(zhì)定滑輪與鉤碼相連。 (1)實驗時要調(diào)整氣墊導軌水平。不掛鉤碼和細線實驗時要調(diào)整氣墊導軌水平。不掛鉤碼和細線,接通氣源接通氣源,如如果滑塊果滑塊_，則表示氣墊導軌調(diào)整至水平狀態(tài)。則表示氣墊導軌調(diào)整至水平狀態(tài)。能在氣墊導軌上靜止或做勻速運動或滑能在氣墊導軌上靜止或做勻速運動或滑塊經(jīng)兩個光電門的時間相等塊經(jīng)兩個光電門的時間相等(2)不掛鉤碼和細線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運動的過不掛鉤碼和細線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運動的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門的時間小于通過光電門2的時間。的時間。實施下列措施能夠讓導軌水平的是實施下列措施能夠讓導軌水平的是_。A.調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些使軌道左端升高一些B.調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Q