实验 验证机械能守恒定律题组训练

第5讲实验：验证机械能守恒定律

[时间：60分钟]

1.用如图1所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是( )

图1

A．重力势能的减少量明显大于动能的增加量

B．重力势能的减少量明显小于动能的增加量

C．重力势能的减少量等于动能的增加量

D．以上几种情况都有可能

2．如图2是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带．有关尺寸在图中已注明．我们选中n点来验证机械能守恒定律．下面举一些计算n点速度的方法，其中正确的是( )

图2

A．n点是第n个点，则v n＝gnT

B．n点是第n个点，则v n＝g(n－1)T

C ．v n ＝

s n ＋s n ＋12T D ．v n ＝h n ＋1－h n －12T

3.用如图3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，输出电压为6 V 的交流电和直流电两种．重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即能验证机械能守恒定律． 下面列举了该实验的几个操作步骤：

图3

A ．按照图示的装置安装器材；

B ．将打点计时器接到电源的直流输出端上；

C ．用天平测量出重物的质量；

D ．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；

E ．测量打出的纸带上某些点之间的距离；

F ．根据测量的结果计算分析重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．

指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明其原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.

4．在用自由落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图4.其中O 是起始点，A 、B 、C 是打点计时器连续打下的3个点．用毫米刻度尺测量O 到A 、B 、C 各点的距离，并记录在图中．(已知当地的重力加速度g ＝9.80 m/s 2

，重物质量为m ＝1 kg ，计算结果均保留3位有效数字)

图4

(1)图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是________段的读数，应记作________cm.

(2)甲同学用重物在OB 段的运动来验证机械能守恒，他用AC 段的平均速度作为B 点对应的瞬时速度v B ，则求得该过程中重物的动能增加量ΔE k ＝________J ，重力势能的减少量ΔE p ＝________J ．这样验证的系统误差总是使ΔE k ________ΔE p (选填“>”、“<”或“＝”)．

(3)乙同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重物在OB 段的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点O 记为第1个点，图中的B 是打点计时器打下的第9个点．因此他用v ＝gt 计算与B 点对应的瞬时速度v B ，求得动能的增加量ΔE k ＝________J ．这样验证的系统误差总是使ΔE k ________ΔE p (选填“>”、“<”或“＝”)．

(4)上述两种处理方法中，你认为合理的是________同学所采用的方法．(选填“甲”或“乙”)

5．在“验证机械能守恒定律”的实验中，图5(甲)是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A 、B 、C ……G 、H 、I ，对BH 段进行研究．

(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz ，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．

(2)用刻度尺测量的距离如图(乙)，读出A 、C 两点间距为________cm ，B 点对应的速度v B ＝________m/s(保留三位有效数字)．

(3)若H 点对应的速度为v H ，重物下落的高度为h BH ，当地重力加速度为g ，为完成实验，要

比较12

v 2B 与________的大小(用字母表示)．

图5

6．利用图6装置做“验证机械能守恒定律”的实验．

图6

(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有________．(选填器材前的字母)

A．大小合适的铁质重锤

B．体积较大的木质重锤

C．刻度尺

D．游标卡尺

E．秒表

(2)图7是实验中得到的一条纸带．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h A、h B、h C.

图7

重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T.从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量|ΔE p|＝________，动能的增加量ΔE k＝________.

(3)在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是________．

A．释放重锤前，使纸带保持竖直

B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤

C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式v ＝2gh计算，其中g应取当地的重力加速度

D．用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度

(4)某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2－h图象去研究机械能是否守恒．若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v2－h图象是下列图中的________．

7．为了验证机械能守恒定律，岳口高中的金金设计了如图8甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：

A．小车

B．钩码

C．一端带滑轮的木板