【志鸿优化设计】（江苏专用）高考物理 第五章功和能 机械能及其守恒定律实验4：验证机械能守恒定律练习.doc

课时作业24实验：验证机械能守恒定律1（20分）用频率为50 hz的电源和落体法做“验证机械能守恒定律”实验时，某同学正确地完成操作后，选了如图所示的纸带进行研究。其中o是起始点，a、b、c是打点计时器连续打下的3个点，该同学用毫米刻度尺测量o到a、b、c各点的距离，数据记录在图中（单位cm）。该同学所用重锤的质量为1 kg，并利用重锤在ob段所显示的运动来验证机械能守恒定律，他用ac段的平均速度表示b点对应的瞬时速度，则该过程中重锤重力势能的减少量为_ j，动能的增加量为_ j（均保留3位有效数字）。用这种方法验证时总是重力势能的减少量_（填“大于”“小于”或“等于”）动能的增加量，原因是_。（已知当地重力加速度g9.80 m/s2）2（20分）用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知m150 g、m2150 g，则（g取9.8 m/s2，所有结果均保留三位有效数字）（1）在纸带上打下记数点5时的速度v_ m/s；（2）在打点05过程中系统动能的增量ek_ j，系统势能的减少量ep_ j，由此得出的结论是_；（3）若某同学作出v2h图象如图，则当地的实际重力加速度g_ m/s2。3（20分）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图甲所示：甲乙实验步骤如下：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平；用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图乙所示，由此读出l_ mm；测出两光电门中心之间的距离s；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；测出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间t1和t2；用天平测出滑块和挡光条的总质量m，再测出托盘和砝码的总质量m；滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为ek1_和ek2_；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ep_（重力加速度为g）；如果满足关系式_，则可认为验证了机械能守恒定律。（用ek1、ek2和ep表示）4（20分）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。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；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_；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）_5（20分）用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，有输出电压为6 v、频率为50 hz的交流电源和输出电压为6 v的直流电源两种。质量为0.300 kg的重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。（g取9.8 m/s2）下面列举了该实验的几个操作步骤：a按照图示的装置安装器件；b将打点计时器接到电源的“直流输出”上；c松开手释放纸带，然后接通电源开关，打出一条纸带；d测量纸带上某些点间的距离；e根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。（1）其中没有必要进行的或者操作不当的步骤，请将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因。答：_。（2）实验中得到如图所示的纸带，根据纸带可计算得知，重锤从b点到d点过程中重力势能减少量等于_ j，动能增加量等于_ j。（结果保留三位有效数字）（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加量，其原因主要是_。参考答案 1答案：1.221.20大于减少的重力势能，一部分转化为动能，一部分转化为内能。解析：重锤重力势能的减少量为mghob，动能的增加量为mv2（1）2.40（2）0.5760.588在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒（3）9.7039.30（mm）（）2（mm）（）2mgsepek2ek14答案：（1）（）2（2）3mg开始释放时初速度不为零或悬点到圆柱重心的距离l测得偏小或用天平测得小圆柱的质量比实际值小或小圆柱释放