实验验证机械能守恒定律的例题解析

1、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解析：验证机械能守恒，即验证减少的重力势能是否等于增加的动能即mgh=；mv2,其中质量可以约去，没必要测量重物质量，A不正确。当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误。纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略因此重物动能的大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能,增加量比重物重力势能的减少量大，D错误。答案：B某

2、同学在每条纸带上取了点迹2.有4条用打点计时器（所用交流电频率为50Hz）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，密、82、W。请你根据下列9.791m/s2）（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s、s2、s3的测量结果确定该纸带为（已知当地的重力加速度为解析：验证机械能守恒定律采用重锤的自由落体运动实现,所以相邻的0.02s内的位移A.61.0mm65.8mm70.7mmB.41.2mm45.1mm53.0mmC.49.6mm53.5mm57.3mmD.60.5mm61.0mm60.6mm增加量为侬=gT2=9.791x0

3、.022mm3.9mm,只有C符合要求。故选C。答案：C3.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0.05s闪光一次，图实一7-11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10m/s2,小球质量m=0.2kg，结果保留三位有效数字）：19,14cm2L66cm24.1bciu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仲8<-ni29.18cm从t2到t5时间内，重力势能增加量Ep=J,动能减小量EkJo图实一711在误差允许的范围内，若AEp与AEk

4、近似相等，从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得AEpzEk(选填">”典”“=”)，造成这种结果的主要原因是19.14+21.66解析：V5=0.05X2cm/s=408cm/s=4.08m/s。(2)由题给条件知:h25=(26.68+24.16+21.66)cm=72.5cm=0.725m。Ep=mgh25=0.2X10X0.725J=1.45JEk=；mv22-；mv52=；X0.2X(5.592-4.082)J=1.46J由中知AEp<AEk,因为存在空气摩擦等原因，导致重力势能的增加量小于动能的减少量。答案：(1)4.08(2)1.451.46(3)<原

5、因见解析DIS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”的装置如图实一7-12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:图实一712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，可以得出的结论是解析：（1）小球由A到D过程中重力势能减小，动能增加，由题图乙的图像知机械能总量不变，故表示小球的重力势能Ep、动能Ek

6、、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是乙、丙、甲。（2）由实验结果知：在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒。答案：（1）乙、丙、甲在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒4. 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50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2。测得所用重物的质量为1.00kg。下面叙述中正确的是。A. 应该用夭平称出重物的质量B. 可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2mm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46V的交流电源上（2）

7、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0.18cm、0.19cm、0.25cm，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15.55cm、19.20cm和23.23cm。贝U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,贝U重物在下落的过程中所受到的阻力为N。2解析：（1）本实验中只需验证gh与普的关系，不需要测重物质量，操作时

8、应先接通电源再松开纸带，可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2mm的纸带来处理数据，A、C错，B、D对。（2）实验中理想的纸带应是点迹清晰，第一、二两点间的距离略小于2mm的纸带，所以丙错误，错误在于操作中先松开了纸带，再接通了电源，致使纸带上第一、二两点间间距增hn+1hn1大。利用公式Vn=无可计算出打点B时重物的瞬时速度为1.92m/s。重物由O到B过程中，重力势能减少了AEp=mgh=1.00X9.8X19.20X102J=1.88J;动能增加了AEk=1mv2=1.84J,由Ah=aT2可求出重物实际下落的加速度为a=9.5m/s2,由牛顿第二定律知重物在下落的过程中所受到的阻力

9、满足mgF阻=ma,所以F阻=0.3N。答案：（1）BD丙先松开了纸带，再接通了电源1.921.881.849.50.3某实验小组利用如图实-7-13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。遮光条1连气源刻度尺铜码光电门数普咪弋垫导轨图实一713（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）如图实一714所示（经放大后的），游标卡尺测得遮光条的宽度d=t=m/so在本次实验中还需要测量的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1.2X102s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为物理量有：钩码的质量m、（文字说明并用相应的字母表示，g为已知）。和侬位tcmIIiI图实一714（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。解析：（1）检验气垫导轨底座是否水平时，可以先接通气源，将滑块静置于气垫导轨上,若滑块在导轨上各个位置均能静止时，说明导轨是水平的。（2）游标卡尺的读数为d=5mm+0.1mmx2=5.2mm=0.52cm；滑块通过光电门时的瞬时速度为v=%=0.43m/s；应测出滑块上的遮光条的初位置到光电门的距离x和滑块的质量M。(3)系统重力势能的减少量为mgx,系统动能的增加量为*