试验验证机械能守恒定律的例题解析

1、学习必备欢迎下载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 = 1mv2,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，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D错

2、误。答案：B2.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&、S2、S30请你根据下列Si、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）（）A.61.0 mm65.8 mm70.7 mmB.41.2 mm45.1 mm53. 0mmC.49.6 mm53.5 mm57.3 mmD.60.5 mm61.0 mm60.6 mm所以相邻的0.02 s内的位移解析：验证机械能守恒定律采用重锤的

3、自由落体运动实现, 增加量为 As= gT2= 9.791 X0.022 mm = 3.9 mm,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0.05 s闪光一次，图实一711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m=0.2 kg,结果保留三位有效数字）：1*14 cm21.66 cm24.16 cm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。或”“=)，造成这种结果的主要原因是解析:cm/s =

4、 408 cm/s = 4.08 m/s。19.14+21.66(1)v5= -0.05X2-(2)由题给条件知:h25= (26.68 + 24.16+21.66) cm = 72.5 cm= 0.725 m。Ep= mgh25=0.2X 10X0.725 J =1.45 J_12 12 12_2ZEk= mv2 mv5 = X 0.2 X (5.59 4.08 )J = 1.46 J(3)由(2)中知AEpAEk,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)1.45 1.46 (3)原因见解析. DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。老师上课

5、时“用 DIS研究机械能守恒定律”的装置如图实一712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:乙图实一712(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，可以得出的结论是学习必备欢迎下载解析：(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、机械能E随小球距D点的高

6、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(2)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.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g = 9.80 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

7、、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。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。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 No2解析：(1)本实验中只需验证 gh与，的

8、关系，不需要测重物质量，操作时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2 mm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2 mm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+ 1 hn 1大。利用公式Vn=可计算出打点B时重物的瞬时速度为 1.92 m/s。重物由。到B过程中，重力势能减少了AEp=mgh=1.00X 9.8X 19.20X 10-2 J=1.88 J;动能增加了 AEk =学习必备欢迎下载1mv2=1.84 J,由Ah=aT2可求出重物实际下

9、落的加速度为a=9.5 m/s2,由牛顿第二定律知重物在下落的过程中所受到的阻力满足mg F阻=ma,所以F阻=0.3 N。答案：(1)BD(2)丙 先松开了纸带，再接通了电源 1.92 1.88 1.84 9.5 0.3.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连气源刻度尺借码光电门件独情气垫导轨图实一713(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 =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At =1

10、.2X10-2s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为 m/so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= 5 mm+0.1 mm x 2= 5.2 mm = 0.52 cm；滑块通过光电门时的瞬时速度为v=巳=0.43 m/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。学习必备欢迎下载(3)系统重力势能的减少量为mgx,系统动能的增加量为 (M + m)