实验：验证机械能守恒定律（原卷）

第页8.5实验：验证机械能守恒定律姓名：__________班级：__________考号：__________一、常规实验1.在利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中(1)供实验选择的重物有以下四个，应选择__________。A．质量为10g的砝码 B．质量为200g的木球C．质量为50g的塑料球 D．质量为200g的铁球(2)实验中，某实验小组得到如图所示的一条理想纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp(3)大多数同学的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是__________A．利用公式v=gt计算重物速度B．利用公式v=2ghC．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法(4)某同学利用他自己实验时打出的纸带，分别测量出打出的各点到第一个点之间的距离h，算出各点对应的速度v，以h为横轴，12v2为纵轴画出了如图所示的图线，图线未过原点O2.某实验小组用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。光电门1、光电门2固定在铁架台上，两光电门分别与数字计时器连接。实验前先测量小球的直径d，两个光电门的高度差h，查出当地的重力加速度为g。(1)关于实验，下列说法正确的是______;A．天平和刻度尺是实验中必须使用的仪器B．两光电门要在同一竖直线上C．小球的密度不影响实验结果(2)让小球从光电门1正上方某位置由静止释放，小球通过光电门1和光电门2时，小球的挡光时间分别为t1、t2，则小球通过光电门1时的速度大小为v(3)改变小球在光电门1上方释放的位置，重复实验多次，测得多组通过光电门1和光电门2的挡光时间t1、t2，作1(t22)二、系统机械能守恒3.如图(a)所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图(b)所示。实验时，该同学进行了如下步骤：a．将质量均为M(A的含挡光片)的重物A、B用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出A上挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。b．在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt。c．测出挡光片的宽度d，计算重物运动的速度v。d．利用实验数据验证机械能守恒定律。(1)步骤c中，计算重物的速度v＝

(用实验中字母表示)，利用这种方法测量的速度总是比挡光片中心通过光电门中心的实际速度

(选填“大”或“小”)，为使v的测量值更加接近真实值，减小系统误差，可采用的合理的方法是

。A．减小挡光片宽度dB．减小挡光片中心到光电门中心的竖直距离hC．将光电门记录挡光时间Δt的精度设置得更高些D．将实验装置更换为纸带和打点计时器(2)步骤d中，如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的关系为

(已知当地重力加速度为g，用实验中字母表示)。(3)某次实验分析数据发现，系统重力势能减少量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是

。A．绳子、滑轮并非轻质而有一定质量

B．滑轮与绳子之间产生滑动摩擦C．计算重力势能时g的取值比实际值偏大

D．挂物块C时不慎使B具有向上的初速度4.高一年级某班实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示。其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮(质量和摩擦忽略不计)，F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)。另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量m0(1)在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，B箱与B箱中砝码的整体机械能是

(选填“增加”、“减少”或“守恒”)的。(2)测得遮光条通过光电门的时间为Δt，根据所测数据计算得到，A箱通过光电门的速度大小v=

，下落过程中的加速度大小a=

(结果均用d、Δt、(3)改变m，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出a−m图像如图乙所示，可得A的质量mA=

kg。(取重力加速度大小5.利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上有一装有长方形挡光片的滑块，总质量为M，滑块左端由跨过光滑轻质定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连．导轨上的B点有一光电门，可以测量挡光片经过光电门的时间t.实验时滑块由A处静止释放，用L表示A、B两点间的距离，d表示挡光片的宽度．(1)某次实验导轨的倾角为θ，设重力加速度为g，则滑块从A点到通过B点时m和M组成的系统的动能增加量ΔEk＝________，系统的重力势能减少量ΔEp＝________，在误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEp，则可认为系统的机械能守恒．(2)设滑块经过B点的速度为v，某同学通过改变A、B间的距离L，测得倾角θ＝37°时滑块的v2－L的关系如图乙所示，并测得M＝0.5m，则重力加速度g＝________m/s2(结果保留两位有效数字，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．6.图为某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置，实验的主要步骤有：A．将气垫导轨放在水平桌面上并调至水平；B．测出挡光条的宽度d；C．分别测出滑块与挡光条的总质量M及托盘与砝码的总质量m；D．将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离L；E.由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的时间t；F.改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t。已知重力加速度为g，请回答下列问题：(1)本实验中______（填“需要”或“不需要”）满足m远小于M。(2)若某次测得挡光条到光电门的距离为L，挡光条通过光电门的时间为t，滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了________________；若系统机械能守恒，应满足___________________。（用实验步骤中各测量量符号表示）(3)多次改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t，作出L随1t2的变化图像如图所示，图线为过坐标原点的直线，如果在误差允许的范围内当地的重力加速度大小为g=创新实验7.（用圆周运动验证机械能守恒定律）某同学利用如图所示装置验证机械能守恒定律．四分之一圆弧轨道竖直放置，轨道边缘标有表示圆心角的刻度，轨道最低点装有压力传感器．现将小球置于轨道上θ刻度处由静止释放，当其通过最低位置时，读出压力传感器的示数F.已知当地重力加速度为g.(1)为验证小球在沿轨道下滑过程中机械能守恒，实验中还必须测量的物理量有________．A．轨道的半径RB．小球的质量mC．每次小球释放点离地面的高度hD．每次小球在轨道上运动的时间t(2)根据实验测得的物理量，则小球在运动过程中机械能守恒应满足的关系式为F＝________.(3)写出一条提高实验精确度的建议__________________________________________．8.（用平抛运动验证机械能守恒定律）某同学设计出如图所示验证机械能守恒定律的实验装置，小球用轻质细绳悬挂于O点，在O点正下方固定一刀片，并在水平地面上用重锤记录下O点在水平面的投影，将小球拉至与O等高的