驗證機械能守恒定律（學生版）

專題06驗證機械能守恒定律1．利用如圖裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。（1）為驗證機械能是否守恒，除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是___________；A．交流電源

B．刻度尺

C．天平（含砝碼）（2）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為、、。已知當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設重物的質(zhì)量為m。從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減少量___________。動能增加量___________；（3）大多數(shù)學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是___________；A．利用公式計算重物速度

B．利用公式計算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

D．沒有采用多次實驗取平均值的方法（4）某同學想用下述方法研究機械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到計數(shù)起始點O的距離h，計算對應計數(shù)點的重物速度v，描繪圖像，如下判斷正確的是___________。A．若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能一定守恒B．若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能可能不守恒C．若圖像是一條不經(jīng)過原點的直線，則重物下落過程中機械能一定不守恒2．某同學利用如圖1所示的裝置完成了機械能守恒定律的驗證，實驗時將紙帶拉直使重物由靜止釋放。某次實驗時得到如圖2所示的紙帶，紙帶上的各點均為計時點，已知打點計時器的打點周期為T，重力加速度為g?；卮鹣铝袉栴}：（1）由圖2中的數(shù)據(jù)可求出打下計時點3時重物的速度_______；（2）根據(jù)紙帶測量數(shù)據(jù)，分別測出計時點2、3、4、5到點1的距離，用表示，假設重物下落過程機械能守恒，由對應依次算出紙帶速度的理論值，描繪出如圖3甲所示的圖線，則該圖線的斜率應為______（用題中給出的物理量表示）；（3）又由紙帶上各計時點間的距離依次算出在點1、2、3、4、5時重物的實際速度，根據(jù)得出的實驗數(shù)據(jù)描繪出如圖3所示的圖線，發(fā)現(xiàn)實際速度與理論速度間的差值越來越大，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是______。3．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：（1）為了減小實驗誤差，應該選擇___________（填“甲”或“乙”）圖來完成這個實驗。（2）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是___________。A．交流電源B．刻度尺C．天平（含砝碼）（3）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為、、。已知當?shù)刂亓铀俣葹?，打點計時器打點的周期為。設重物的質(zhì)量為。從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量___________，動能變化量___________。（4）大多數(shù)學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是___________。A．利用公式計算重物速度B．利用公式計算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采用多次實驗取平均值的方法4．氣墊導軌通過小氣孔噴出壓縮空氣，可以使滑塊運動時受到導軌的阻力很小，現(xiàn)有一氣墊導軌上固定有相距s的光電門1和光電門2，連接的光電計時器可以自動記錄遮光物體通過光電門的時間，如圖甲所示。小紅、小蘭兩同學用此氣墊導軌來驗證機械能守恒定律。（1）小紅把氣墊導軌傾斜30°，讓帶有寬為d=0.2cm的遮光條的滑塊從斜面的頂端A處靜止滑下，光電計時器顯示的擋光時間分別為Δt1=2.50ms、Δt2=0.80ms。已知滑塊（含遮光條）的質(zhì)量為m=0.2kg，光電門1和2之間的距離為s=0.60m，取重力加速度大小g=9.80m/s2，求：（結果均保留兩位有效數(shù)字）①滑塊經(jīng)過光電門1時的速度v1=___________m/s；②滑塊通過光電門1、2的動能增加量為___________J，重力勢能的減少量為___________J；③動能的增加量與重力勢能的減少量不完全相等的原因可能是___________。（2）小蘭將小紅用過的氣墊導軌放在水平桌面上調(diào)至水平，用細線連接砝碼和滑塊，將滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，砝碼落地前擋光條已通過光電門2，讀出滑塊分別通過光電門1和光電門2的擋光時間Δt3和Δt4，用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。計算出滑塊和擋光條的動能及托盤和砝碼的動能，在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，如果滿足關系式___________，則也可驗證機械能守恒定律。（用M、m、g、s、d、Δt3、Δt4中的符號表示結果）5．阿特伍德機是英國數(shù)學家和物理學家阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學實驗裝置，常用來研究勻變速直線運動的規(guī)律。現(xiàn)對該裝置加以改進，利用改進后的裝置（如圖所示）驗證機械能守恒定律。輕繩兩端系著質(zhì)量均為M的重物A（含擋光片）、B（含掛鉤），物塊B上放一質(zhì)量為m的金屬片C，鐵架臺上固定一金屬圓環(huán)，圓環(huán)處在物塊B的正下方，金屬片C不能穿過圓環(huán)而B可以穿過，金屬片C到圓環(huán)的高度為h，固定在A上的擋光片到光電門的豎直距離大于h，擋光片的寬度d。（1）為了完成實驗還需要記錄或測量的物理量是______A．物塊B運動到圓環(huán)處的時間tB．擋光片到光電門的豎直距離lC．剛剛釋放時物塊AB之間的距離D．擋光片穿過光電門的時間（2）為了減小實驗誤差進行多次實驗，改變物塊B的初始位置，使物塊B從不同的高度由靜止下落穿過圓環(huán)，記錄每次金屬片C與圓環(huán)間的高度h以及擋光片穿過光電門的時間，通過描點作圖，為了得到一條過原點的直線，則應該繪制的圖像是______（選填“h??t”、“”、“”），則該直線的斜率k=______（用字母m、g、M、d表示）。6．為“驗證機械能守恒定律”，某研究小組采用了如圖所示實驗裝置，裝置中包括兩個定滑輪，細線，A、B兩重物（mA<mB）。當?shù)刂亓铀俣葹間，細線足夠長且A、B在運動時均未碰到地面或滑輪，滑輪已固定，不會晃動。（1）初始時托住物體B，A、B保持靜止，由靜止釋放物體B，B物體在時間t內(nèi)高度改變h，測得兩物體質(zhì)量分別為mA、mB。則裝置在該過程中重力勢能減少量為_______，動能增加量為_______（結果用題中所給字母表示）；（2）由于空氣阻力等因素的影響，重力勢能改變量______動能改變量（選填“>”或“=”或“<”）；（3）上述實驗裝置還可用來粗測當?shù)刂亓铀俣取＝?jīng)過多次實驗后，測得圖像，并測得，，則重力加速度g=___________。（結果保留兩位有效數(shù)字）7．某同學對豎直上拋小球的上升過程和下落過程分別進行頻閃照相，并利用其中一張頻閃照片驗證機械能守恒定律。已知頻閃儀每隔0.1s閃光一次，g=9.8m/s2，小球質(zhì)量m=0.5kg，如圖所示數(shù)據(jù)為小球通過的實際距離，單位為cm。（1）小球在位置2和位置5之間運動時，動能變化量的絕對值為=_______J，重力勢能變化量的絕對值為=_______J；（結果保留3位有效數(shù)字）（2）在誤差允許的范圍內(nèi)，若與近似相等，即可驗證機械能守恒定律。由上述計算可知，拍攝此照片時小球處于_______（選填“上升”或“下落”）階段。8．利用如圖所示裝置來驗證機械能守恒定律，該裝置在豎直平面內(nèi)標有表示圓心角的刻度，最低點裝有光電門?，F(xiàn)將一不可伸長的細線穿過帶孔的小鋼球（質(zhì)量為m），讓小鋼球從θ刻度處由靜止釋放（如圖1），擺球通過光電門時間為t，已知當?shù)刂亓铀俣葹間。（1）利用刻度尺測量擺繩長R；螺旋測微器測量小鋼球的直徑D，由圖2可知小鋼珠的直徑D是______mm。（2）通過最低點時小球的動能EK=_______________；從靜止釋放到最低點的