实验：验证机械能守恒定律的例题解析.doc

验证机械能守恒定律实验专题1下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是 ()A重物质量的称量不准会造成较大误差B重物质量选用得大些，有利于减小误差C重物质量选用得较小些，有利于减小误差D纸带下落和打点不同步不会影响实验2有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3。请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2) ()A61.0 mm65.8 mm70.7 mmB41.2 mm45.1 mm53. 0mmC49.6 mm53.5 mm57.3 mmD60.5 mm61.0 mm60.6 mm3.某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05 s闪光一次，右图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取10 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留三位有效数字)：时刻t2t3t4t5速度(m/s)5.595.084.58(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5_ m/s。(2)从t2到t5时间内，重力势能增加量Ep_J，动能减小量Ek_J。(3)在误差允许的范围内，若Ep与Ek近似相等，从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得Ep_Ek(选填“”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_。4DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。老师上课时“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图实712甲所示，在某次实验中，选择DIS以图像方式显示实验的结果，所显示的图像如图乙所示。图像的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。试回答下列问题：图实712(1)图乙的图像中，表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是_(按顺序填写相应图线所对应的文字)。(2)根据图乙所示的实验图像，可以得出的结论是_。5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50 Hz，查得当地的重力加速度g9.80 m/s2。测得所用重物的质量为1.00 kg。(1)下面叙述中正确的是_。A应该用天平称出重物的质量B可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2 mm的纸带来处理数据C操作时应先松开纸带再通电D打点计时器应接在电压为46 V的交流电源上(2)实验中甲、乙、丙三学生分别用同一装置得到三条点迹清晰的纸带，量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18 cm、0.19 cm、0.25 cm，则可肯定_同学在操作上有错误，错误是_。若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点O间的距离分别为15.55 cm、19.20 cm和23.23 cm。则当打点计时器打点B时重物的瞬时速度v_ m/s；重物由O到B过程中，重力势能减少了_J，动能增加了_J(保留3位有效数字)，根据所测量的数据，还可以求出重物实际下落的加速度为_m/s2，则重物在下落的过程中所受到的阻力为_N。6某实验小组利用如图实713所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。图实713(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？_。(2)如图实714所示(经放大后的)，游标卡尺测得遮光条的宽度d0.52 cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t1.2102s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为_ m/s。在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、_和_(文字说明并用相应的字母表示，g为已知)。图实714(3)本实验通过比较_和_在实验误差允许的范围内是否相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证系统的机械能守恒。探究动能定理实验专题实验方法一：利用重物做自由落体运动探究动能定理实验方法二：利用探究牛顿第二定律的实验装置【跟踪训练】水平实验台滑轮小沙桶滑块细线打点计时器纸带长木板 例1、某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态若你是小组中的一成员，要完成该项实验，则：（1）你认为还需要的实验器材有 （2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是 ，实验时首先要做的步骤是 （3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1 v2）则本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）例2在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材：A.打点计时器；B.天平；C秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、砝码盘；H.薄木板(1)其中多余的器材是_，缺少的器材是_(2)测量时间的工具是_；测量质量的工具是_(3)图实512所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T.请分析，利用这些数据能否验证动能定理？若不能，请说明理由；若能，请说出做法，并对这种做法做出评价 例3某探究小组利用气垫导轨和光电门计时器等装置(如图所示)探究动能定理他们通过改变滑轮下端的小盘中沙子的质量来改变滑块水平方向的拉力；滑块上装有宽为d的挡光片实验中，用天平称出小盘和沙子的总质量为m，滑块(带挡光片)的质量为M，计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为t1、t2.(1)在满足_的条件下，才可以认为小盘和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量(2)实验中还必须测量的物理量是_，试写出本次探究的原理表达式(用测量量和已知量表示)_ 打点计时器纸带橡皮筋实验方法三：利用橡皮筋做功探究动能定理例4、在用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验中，下列说法正确的是() A通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 D通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度例5、物体在空中下落的过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了“探究重力做功和物体动能变化的定量关系”，我们提供了如图所示的实验装置(1)某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题：如图如示，质量为m的小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的_，通过光电门时的_，试探究重力做的功_与小球动能变化量_的定量关系（请在空格处填写物理量的名称和对应符号；在空格处填写数学表达式） (2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字用天平测定小球的质量为0.50 kg；用游标尺测出小球的直径为10.0 mm；用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.