針對(duì)訓(xùn)練05 實(shí)驗(yàn)《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》（解析版）

1、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律針對(duì)訓(xùn)練 1如圖所示,在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,電源的頻率為50 Hz,依次打出的點(diǎn)為0、1、2、3、4、n。則：（1）如用第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶來驗(yàn)證,必須直接測(cè)量的物理量為_、_、_,必須計(jì)算出的物理量為_、_,驗(yàn)證的表達(dá)式為_。（2）下列實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的排列順序是_（填寫步驟前面的字母）。A將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺(tái)上B接通電源,再松開紙帶,讓重物自由下落C取下紙帶,更換新紙帶（或?qū)⒓垘Х瓊€(gè)面）重新做實(shí)驗(yàn)D將重物固定在紙帶的一端,讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,用手提著紙帶E選擇一條紙帶,用刻度尺測(cè)出重物下落的高度h1、h2、h3、hn,計(jì)算出對(duì)應(yīng)

2、的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、vnF分別算出mv和mghn,在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)看是否相等【參考答案】（1）第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的距離h26第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57第2點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2第6點(diǎn)的瞬時(shí)速度v6mgh26mvmv（2）ADBCEF【解析】（1）要驗(yàn)證從第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶對(duì)應(yīng)重物的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒,應(yīng)測(cè)出第2點(diǎn)到第6點(diǎn)的距離h26,必須測(cè)出第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13和第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57,必須計(jì)算出第2點(diǎn)和第6點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2和v6,機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgh26mvmv。（2）實(shí)驗(yàn)操作順序?yàn)锳DBCEF。2在一次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證課上,某

3、同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,該同學(xué)開始實(shí)驗(yàn)時(shí)的情形如圖所示,他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通低壓電源后釋放紙帶。（1）請(qǐng)指出該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在的兩處明顯錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)牡胤?。_（2）該同學(xué)在教師的指導(dǎo)下規(guī)范了實(shí)驗(yàn)操作,重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到了幾條（35條）打出一系列點(diǎn)的紙帶,在選點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí),有以下兩種方案,其中對(duì)選取紙帶的1、2兩點(diǎn)間距離要求小于或接近2 mm的是方案_（填“一”或“二”）。方案一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算；方案二：任取兩點(diǎn)計(jì)算。（3）該同學(xué)最終選擇了方案一,結(jié)合圖象法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,他從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)。測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h,并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)

4、據(jù)作出v2h圖象,其中圖線的斜率表示_。【參考答案】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電；重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)（2）一（3）重力加速度g【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是交流電源,而本實(shí)驗(yàn)中采用了直流電源；同時(shí),由于加速度較大,故紙帶應(yīng)在1米左右,且應(yīng)讓重物緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,而本實(shí)驗(yàn)中離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn),故錯(cuò)誤為：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電源；重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)。（2）根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)有h10（0.02）2 m0.002 m2 mm選用點(diǎn)跡清晰,第1、2點(diǎn)間距離接近2 mm的紙帶,也就以利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算,所以方案是一。（3）重物由靜止開始下落距離h獲得速度v,根據(jù)動(dòng)能定理得mghmv2即v2gh,所以

5、v2h圖線的斜率是重力加速度g。3小華設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,提供的實(shí)驗(yàn)器材如下：A小車B鉤碼C一端帶定滑輪的木板D細(xì)線E電火花計(jì)時(shí)器F紙帶G毫米刻度尺H低壓交流電源I220 V的交流電源（1）實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是_（填寫器材序號(hào)）,還應(yīng)補(bǔ)充的器材是_。（2）實(shí)驗(yàn)中得到了一條紙帶如圖乙所示,選擇點(diǎn)跡清晰且便于測(cè)量的連續(xù)7個(gè)點(diǎn)（標(biāo)號(hào)06）,測(cè)出0到1、2、3、4、5、6點(diǎn)的距離分別為d1、d2、d3、d4、d5、d6,打點(diǎn)周期為 T則打點(diǎn)2時(shí)小車的速度v2_；若測(cè)得小車質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m,打點(diǎn)1和點(diǎn)5時(shí)小車的速度分別用v1、v5表示,已知重力加速度為g,則驗(yàn)證點(diǎn)1與點(diǎn)5間系

6、統(tǒng)的機(jī)械能守恒的關(guān)系式可表示為_。（3）實(shí)驗(yàn)中,鉤碼減少的重力勢(shì)能總是略大于系統(tǒng)增加的動(dòng)能,主要原因是_?！緟⒖即鸢浮浚?）H天平（2）或mg（d5d1）（Mm）（vv）（3）小車和紙帶受到阻力【解析】（1）電火花計(jì)時(shí)器使用的是220 V的交流電源,不需要低壓交流電源,不需要的器材是H。還需要天平測(cè)量鉤碼的質(zhì)量。（2）由勻變速直線運(yùn)動(dòng)平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可算點(diǎn)2速度,即打點(diǎn)2時(shí)的瞬時(shí)速度等于點(diǎn)1、3間的平均速度,v2,也等于點(diǎn)0、4間的平均速度v2,把鉤碼和小車看成系統(tǒng),系統(tǒng)減小的勢(shì)能即為鉤碼減小的重力勢(shì)能Epmg（d5d1）系統(tǒng)增加的動(dòng)能為小車和鉤碼增加的動(dòng)能Ek（Mm）v（Mm）

7、v驗(yàn)證點(diǎn)1與點(diǎn)5間系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒,就是驗(yàn)證EpEk,即mg（d5d1）（Mm）（vv）（3）小車在運(yùn)動(dòng)過程中受到阻力,以及紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦阻力,使得系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能沒有完全轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的動(dòng)能,還有一小部分由于克服摩擦做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。4在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)利用圖甲中器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),正確地完成實(shí)驗(yàn)操作后,得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,如圖乙所示。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中,某同學(xué)取A、B兩點(diǎn)來驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn),g取9.8 m/s2,圖中測(cè)量結(jié)果記錄在下面的表格中。項(xiàng)目x1/cmA點(diǎn)瞬時(shí)速度/（ms1）x2/cmB點(diǎn)瞬時(shí)速度/ （ms1）A、B間距離/

8、cm數(shù)據(jù)3.920.9812.8050.00（1）觀察紙帶,可知連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的_端（選填“左”或“右”）；（2）將表格中未填項(xiàng)目填寫完整；（3）若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6 kg,那么在從A到B運(yùn)動(dòng)過程中,動(dòng)能的增加量為_J,重力勢(shì)能的減少量為_J。【參考答案】（1）左（2）3.20（3）2.782.94【解析】（1）重物剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),速度較小,點(diǎn)跡比較密集,故夾子應(yīng)夾在紙帶的左端；（2）vB3.20 m/s；（3）在A到B運(yùn)動(dòng)過程中,動(dòng)能的增加量Ekmvmv2.78 J,重力勢(shì)能的減少量EmghAB2.94 J。5在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,使質(zhì)量m0.30 kg的重物自由下落

9、,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T0.02 s打一個(gè)點(diǎn),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間9.8 m/s2。（1）同學(xué)甲選取一條紙帶如圖所示,在點(diǎn)跡較清晰的部分選取某點(diǎn)O作為起始點(diǎn),圖中A、B、C、D為紙帶上選取的四個(gè)連續(xù)點(diǎn)。根據(jù)vC計(jì)算出C點(diǎn)的速度,然后利用mghmv驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,這樣處理存在的錯(cuò)誤是_。（2）同學(xué)乙利用同學(xué)甲的紙帶測(cè)量出：OB15.55 cm,OC19.20 cm,OD23.23 cm。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算重物和紙帶下落的加速度a_m/s2,進(jìn)一步計(jì)算重物和紙帶下落過程中所受的阻力Ff_N。（3）同學(xué)丙通過實(shí)驗(yàn)得到一條紙帶,測(cè)量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下第一個(gè)點(diǎn)

10、的距離h,算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v,以h為橫軸,以v2為縱軸畫出了如圖所示的圖線,圖線未過原點(diǎn)O。試分析同學(xué)丙在實(shí)驗(yàn)操作過程中可能出現(xiàn)的問題是_?！緟⒖即鸢浮浚?）O點(diǎn)不是打出來的第一個(gè)點(diǎn),速度不為零,動(dòng)能不為零（2）9.50.09（3）該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶,然后再合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)【解析】（1）O點(diǎn)不是打出來的第一個(gè)點(diǎn),速度不為零,動(dòng)能不為零所以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為：mghmvmv（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式xaT2可以求出加速度的大小,得：a（0.23230.1920）（0.19200.1555）/0.0229.5 m/s2由牛頓第二定律得mgFfma解得阻力Ff0

11、.09 N。（3）圖線不過原點(diǎn),說明開始時(shí),重物已經(jīng)具有了動(dòng)能,因此該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶,然后再合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)。6在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中,某研究小組采用了如圖7甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)的主要步驟是：在一根不可伸長的細(xì)線一端系一金屬小球,另一端固定于O點(diǎn),記下小球靜止時(shí)球心的位置A,在A處放置一個(gè)光電門,現(xiàn)將小球拉至球心距A高度為h處由靜止釋放,記下小球通過光電門時(shí)的擋光時(shí)間t。（1）如圖乙,用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑d_cm；（2）該同學(xué)測(cè)出一組數(shù)據(jù)如下：高度h0.21 m,擋光時(shí)間t0.005 2 s,設(shè)小球質(zhì)量為m100 g,g9.8 m/s2。計(jì)算小球重力勢(shì)能的減少量Ep

12、_J,動(dòng)能的增加量Ek_J,得出的結(jié)論是：_,分析誤差產(chǎn)生的原因是_。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）【參考答案】（1）1.04（2）0.2060.200在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),小球機(jī)械能守恒克服空氣阻力做功【解析】（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為10 mm.14 mm10.4 mm1.04 cm。（2）小球重力勢(shì)能的減少量Epmgh0.19.80.21 J0.206 J。小球通過最低點(diǎn)的速度v m/s2 m/s則動(dòng)能的增加量Ekmv20.122 J0.200 J可以看出,在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),小球機(jī)械能守恒。誤差產(chǎn)生的原因是克服空氣阻力做功。7用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處

13、由靜止開始下落,m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）,所用電源的頻率為50 Hz,計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知m150 g、m2150 g,則：（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（1）在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5_m/s；（2）在打下第0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)的過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量Ek_ J,系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量Ep_J；（取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭10 m/s2）（3）若某同學(xué)作出v2h圖象如圖所示,則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_m/s2。【參考答案】（1）2.4（2）0.580.

14、60（3）9.7【解析】（1）v5m/s2.4 m/s（2）Ek（m1m2）v00.58 JEpm2gh5m1gh50.60 J（3）由（m2m1）gh（m1m2）v2知即圖線的斜率k解得g9.7 m/s28利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示。（1）實(shí)驗(yàn)步驟：A將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,將導(dǎo)軌調(diào)至水平。B用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光條的寬度為l60.0 mm。C由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離x_cm。D將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止時(shí)釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2。E從數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用

15、的時(shí)間t1和t2。F用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。用表示直接測(cè)量的字母寫出下列物理量的表達(dá)式。（2）在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢(shì)能的減少Ep_（重力加速度為g）。（3）如果Ep_,則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。【參考答案】（1）6.00（2）mgx（3）（Mm）【解析】（1）C 兩光電門中心之間的距離x83.0 mm23.0 mm60.0 mm6.00 cm。（2）系統(tǒng)勢(shì)能的減少Epmgx。（3）經(jīng)過兩個(gè)光電門的速度分別為：v1,v2,動(dòng)能的變化量為：Ek（Mm）（）,故如果EpEk（Mm）,則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。9某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒

16、定律,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系。如圖（a）所示,將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái),在上端的托盤中依次增加砝碼,測(cè)量相應(yīng)的彈簧長度,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表,由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k_ N/m。（g取9.8 m/s2）砝碼質(zhì)量/g50100150彈簧長度/cm8.627.636.66取下彈簧,將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè),如圖（b）所示,調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動(dòng)時(shí),通過兩個(gè)光電門的速度大小_。用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v,釋放滑塊過程中,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為_。重復(fù)中的操作,得到v與x的關(guān)系如圖（c）,由圖可知,v與x成_關(guān)系由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對(duì)同一根彈簧,

17、彈性勢(shì)能與彈簧的_成正比?！緟⒖即鸢浮?0相等滑塊的動(dòng)能正比壓縮量x的二次方【解析】加50 g砝碼時(shí),彈簧彈力F1mgk1（l0l1）,加100 g砝碼時(shí)F22mgk1（l0l2）,FF2F1k1（l1l2）,則k149.5 N/m,同理由加100 g砝碼和加150 g砝碼的情況可求得k250.5 N/m,則勁度系數(shù)k50 N/m。使滑塊通過兩個(gè)光電門時(shí)的速度大小相等,就可以認(rèn)為滑塊離開彈簧后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能。圖線是過原點(diǎn)的直線,所以v與x成正比,整個(gè)過程彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,即E彈Ekmv2,彈性勢(shì)能與速度的二次方成正比,則彈性勢(shì)能與彈簧壓縮量x的二次方成正比。10用圖

18、所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)前調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束。實(shí)驗(yàn)中通過斷開電磁鐵開關(guān)使小球從A點(diǎn)下落,經(jīng)過光電門B,記錄擋光時(shí)間t,測(cè)出小球在AB間下落的距離h。豎直平移光電門B,重復(fù)上述步驟,測(cè)得多組h及相應(yīng)的t,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。（1）實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)量的物理量是_。（2）小球通過光電門速度的表達(dá)式為v_。（用已知物理量和測(cè)量的物理量表示）（3）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描繪h圖象,能否僅依據(jù)圖象是過原點(diǎn)的直線就得出機(jī)械能守恒的結(jié)論？_,理由是_?！緟⒖即鸢浮浚?）小球的直徑d（2）（3）不能 還需要知道斜率是否近似等于【解析】（1）為了測(cè)量小球通過B點(diǎn)的速度,還需要知道

19、小球的直徑d；（2）時(shí)間較短,位移較小,可以認(rèn)為平均速度近似等于瞬時(shí)速度,v；（3）機(jī)械能是否守恒,需要判斷mgh與m（）2是否近似相等,即是否滿足：h,只過原點(diǎn)不能說明機(jī)械能守恒,還需要知道斜率是否近似等于。11某物理研究小組利用圖甲裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,在鐵架臺(tái)上安裝有一電磁鐵（固定不動(dòng)）和一光電門（可上下移動(dòng)）,電磁鐵通電后將鋼球吸住,然后斷電,鋼球自由下落,并通過光電門,計(jì)時(shí)裝置可測(cè)出鋼球通過光電門的時(shí)間。（1）用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑,示數(shù)如圖乙所示,可知鋼球的直徑d_cm。（2）多次改變光電門的位置,測(cè)量出光電門到電磁鐵下端O的距離為h（hd）,并計(jì)算出小球經(jīng)過光電門時(shí)

20、的速度v,若畫出v2h的圖象是線性圖線,則本實(shí)驗(yàn)最可能得到的線性圖是_。（3）鋼球通過光電門的平均速度_（選填“大于”或“小于”）鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度,由此產(chǎn)生的誤差_（選填“能”或“不能”）通過增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)減小?！緟⒖即鸢浮浚?）0.96 cm（2）A（3）小于 不能【解析】（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：0.9 cm,游標(biāo)尺上第6個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊,游標(biāo)讀數(shù)為0。16 mm0.6 mm,所以最終讀數(shù)為：0.96 cm。（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度,故：v,根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式有：mghmv2,那么關(guān)于v2h的圖象應(yīng)該是一條過原點(diǎn)的傾斜直線,故A正確,B、C

21、、D錯(cuò)誤。（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個(gè)過程中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度,由此產(chǎn)生的誤差不能通過增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)減小。12用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。（1）按照?qǐng)D示的裝置安裝器件時(shí),應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的_（填“直流”或“交流”）輸出端上。（2）開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候,兩個(gè)操作步驟“接通電源”和“松開紙帶”的順序應(yīng)該是：先_。（3）某同學(xué)在使用質(zhì)量為m的重物來驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,在選定的紙帶上依次取計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示。紙帶上所打的點(diǎn)記錄了重物在不同時(shí)刻的位置,那么紙帶的_端（填“左

22、”或“右”）與重物相連。（4）某同學(xué)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示重錘的動(dòng)能略大于重錘的勢(shì)能,則出現(xiàn)這一問題的原因可能是A重錘的質(zhì)量測(cè)量錯(cuò)誤B該同學(xué)自編了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C交流電源的頻率不等于50HzD重錘下落時(shí)受到的阻力過大【參考答案】（1）交流（2）先接通電源再松開紙帶（3）左（4）D【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源。（2）開始打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先接通電源再松開紙帶。（3）由紙帶可看出左端與重物相連。（4）由于存在摩擦阻力重錘的勢(shì)能應(yīng)略大于動(dòng)能,不可能存在動(dòng)能大于勢(shì)能的情況。13利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上,桌面高度不低于1m,將導(dǎo)軌調(diào)至水平；用游標(biāo)

23、卡尺測(cè)量擋光條的寬度為l9.30mm。由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s_cm。將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動(dòng)時(shí),釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已能過光電門2；從數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時(shí)間t1和t2；用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。（2）用表示直接測(cè)量量的字母寫出下列所示物理量的表達(dá)式；滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時(shí)速度分別為v1_和v2_。當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí),系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動(dòng)能分別為Ek1_和Ek2_。在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢(shì)能的減少量Ep

24、_（重力加速度為g）。（3）如果Ep_,則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律?！緟⒖即鸢浮浚?）60.00cm（2）,（Mm）（）2；（Mm）（）2 mgs（3）Ek2Ek1【解析】（1）距離s80.30cm20.30cm60.00cm。（2）由于擋光條寬度很小,因此可以將擋光條通過光電門時(shí)的平均速度當(dāng)成瞬時(shí)速度,擋光條的寬度l可用游標(biāo)卡尺測(cè)量,擋光時(shí)間t可從數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出。因此,滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時(shí)速度分別為v1,v2。當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí),系統(tǒng)的總動(dòng)能分別為Ek1（Mm）v（Mm）（）2；Ek2（Mm）v（Mm）（）2。在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢(shì)能的減少量

25、Epmgs。（3）如果在誤差允許的范圍內(nèi)EpEk2Ek1,則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。14“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖所示的甲或乙方案來進(jìn)行。（1）比較這兩種方案,_（選填“甲”或“乙”）方案好些。（2）下圖是某種方案得到的一條紙帶,測(cè)得每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離如圖所示,已知每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T0.1s,物體運(yùn)動(dòng)的加速度a_m/s2；該紙帶是采用_（選項(xiàng)“甲”或“乙”）實(shí)驗(yàn)方案得到的。（3）下圖是采用甲方案時(shí)得到的一條紙帶,在計(jì)算圖中N點(diǎn)速度時(shí),幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進(jìn)行,其中正確的是AvNgnT BvN CvN DvNg（n1）T【參考答案】（1）甲（2）4.83m/s

26、2 乙（3）BC【解析】（1）比較甲、乙兩種方案,乙方案中產(chǎn)生的阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響大于甲方案,因此應(yīng)選的方案是甲。（2）由題意得：a4.83m/s2,所以該紙帶是采用乙實(shí)驗(yàn)方案得到的。（3）計(jì)算N點(diǎn)速度應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,經(jīng)測(cè)量計(jì)算得出,所以應(yīng)選B、C。15用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：（1）運(yùn)用公式mgh對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是_,為此,所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近_。（2）若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m1kg。打點(diǎn)紙帶如圖所示,打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s,則記錄B點(diǎn)時(shí),重物速度vB_m/s,重物動(dòng)能Ek_J,從開始下落起至B點(diǎn)時(shí)的重物的重力勢(shì)能減少量是_J,由此可得出的結(jié)論是_。（g

27、取9.8m/s2,本小題數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字）（3）根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v,量出下落距離h,則以為縱軸,以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是下圖中的_?！緟⒖即鸢浮浚?）打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零 2mm（2）0.590m/s 0.174J 0.175J 機(jī)械能守恒（3）C【解析】（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零。物體自由下落時(shí),在0.02s內(nèi)的位移應(yīng)為hgT29.8（0.02）2m2mm（2）vBm/s0.590m/s。此時(shí)重物的動(dòng)能為Ek1（0.59）2J0.174J。重物的重力勢(shì)能減少量為Epmgh19.817.6103J0.175J。故機(jī)械能守恒。（3）由機(jī)械能守恒定律

28、可知,mghmv2,即驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立,只需驗(yàn)證v2gh即可。如以縱坐標(biāo)為、橫坐標(biāo)為h,則圖象應(yīng)為過原點(diǎn),且斜率為g的直線,故C圖正確。16某同學(xué)利用“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。（1）關(guān)于這一實(shí)驗(yàn),下列說法中正確的是_。A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接直流電源B應(yīng)先釋放紙帶,后接通電源打點(diǎn)C需使用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間D測(cè)出紙帶上兩點(diǎn)跡間的距離,可知重物相應(yīng)的下落高度（2）該同學(xué)通過打點(diǎn)后得到一條紙帶如圖所示,O點(diǎn)為重物自由下落時(shí)紙帶打點(diǎn)的起點(diǎn),另選取連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C,各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)的距離分別為s1、s2、s3,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,重物質(zhì)

29、量為m,從開始下落到打下B點(diǎn)的過程中,重物動(dòng)能的增量表達(dá)式Ek_,重物重力勢(shì)能減少量表達(dá)式Ep_。（用題中字母表示）（3）經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)重物動(dòng)能增加量略小于重力勢(shì)能減少量,其主要原因是_。A重物的質(zhì)量過大B重物的體積過小C重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力D電源的電壓偏低（4）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差請(qǐng)?zhí)岢鲆粭l合理性建議：_?！緟⒖即鸢浮浚?）D （2） mgs2 （3）C（4）選用密度大的材料做重物或使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔的連線豎直【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源,故A錯(cuò)誤。開始記錄時(shí),應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn),然后再釋放重物,讓它帶著紙帶一同落下,如果先放開紙帶讓重物下落,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,由于重

30、物運(yùn)動(dòng)較快,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差,故B錯(cuò)誤。我們可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間,不需要秒表,故C錯(cuò)誤。測(cè)出紙帶上兩點(diǎn)跡間的距離,可知重物相應(yīng)的下落高度,故D正確。（2）打B點(diǎn)時(shí)重物的速度vB,故重物動(dòng)能的增量表達(dá)式EkmvB20,重物重力勢(shì)能減少量表達(dá)式Epmgs2。（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢(shì)能,其主要原因是重物下落時(shí)受到阻力作用,使得部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故選C。（4）為減少實(shí)驗(yàn)誤差,可選用密度大的材料做重物或使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔的連線豎直。17在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,電源的頻率為50 Hz,依次打出的點(diǎn)為0、1、2、3

31、、4、n。則：（1）如用第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶來驗(yàn)證,必須直接測(cè)量的物理量為_、_、_,必須計(jì)算出的物理量為_、_,驗(yàn)證的表達(dá)式為_。（2）下列實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的排列順序是_（填寫步驟前面的字母）。A將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺(tái)上B接通電源,再松開紙帶,讓重物自由下落C取下紙帶,更換新紙帶（或?qū)⒓垘ХD(zhuǎn)）重新做實(shí)驗(yàn)D將重物固定在紙帶的一端,讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,用手提著紙帶E選擇一條紙帶,用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h1、h2、h3、hn,計(jì)算出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、vnF分別算出mv和mghn,在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)看是否相等【參考答案】（1）第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的距離h26第1點(diǎn)到

32、第3點(diǎn)之間的距離h13第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57第2點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2第6點(diǎn)的瞬時(shí)速度v6mgh26mvmv（2）ADBCEF【解析】（1）要驗(yàn)證從第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶對(duì)應(yīng)重物運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能守恒,應(yīng)測(cè)出第2點(diǎn)到第6點(diǎn)的距離h26,要計(jì)算第2點(diǎn)和第6點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2和v6,必須測(cè)出第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13和第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57,機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgh26mvmv。（2）實(shí)驗(yàn)操作順序?yàn)锳DBCEF。18某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”將氣墊導(dǎo)軌固定在水平桌面上,調(diào)節(jié)旋鈕使其水平。在氣墊導(dǎo)軌的左端固定一光滑的定滑輪,在B處固定一光電門,測(cè)出滑塊及遮光條

33、的總質(zhì)量為M,將質(zhì)量為m的鉤碼通過細(xì)線與滑塊連接打開氣源,滑塊從A處由靜止釋放,寬度為b的遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間為t,取擋光時(shí)間t內(nèi)的平均速度作為滑塊經(jīng)過B處的速度,A、B之間的距離為d,重力加速度為g.（1）調(diào)整光電門的位置,使得滑塊通過B點(diǎn)時(shí)鉤碼沒有落地?；瑝K由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,系統(tǒng)動(dòng)能增加量Ek為_,系統(tǒng)重力勢(shì)能減少量Ep為_。（以上結(jié)果均用題中所給字母表示）（2）若實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ek總是略大于Ep,可能的原因是_。A存在空氣阻力B滑塊沒有到達(dá)B點(diǎn)時(shí)鉤碼已經(jīng)落地C測(cè)出滑塊左端與光電門B之間的距離作為dD測(cè)出滑塊右端與光電門B之間的距離作為d【參考答案】見解析【解析】（1）滑塊通過

34、光電門B速度為：vB；滑塊從A處到達(dá)B處時(shí)m和M組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量為：Ek（Mm）（）2；系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少量可表示為：Epmgd。（2）若存在空氣阻力,則有Ek總是略小于Ep,故A錯(cuò)誤；滑塊沒有到達(dá)B點(diǎn)時(shí)鉤碼已經(jīng)落地,拉力對(duì)滑塊做的功會(huì)減小,Ek應(yīng)小于Ep,故B錯(cuò)誤；將滑塊左端與光電門B之間的距離作為d,鉤碼下落的高度算少了,Ek將大于Ep,故C正確；將滑塊右端與光電門B之間的距離作為d,鉤碼下落的高度算多了,Ek將小于Ep,故D錯(cuò)誤。19某同學(xué)用如圖7所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一根細(xì)線系住鋼球,懸掛在鐵架臺(tái)上,鋼球靜止于A點(diǎn),光電門固定在A的正下方,在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮

35、光條。將鋼球拉至不同位置由靜止釋放,遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測(cè)出,取v作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t,計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢(shì)能變化大小Ep與動(dòng)能變化大小Ek,就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。（1）用Epmgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能變化的大小,式中鋼球下落高度h應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到_之間的豎直距離。A鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端B鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心C鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端（2）用Ekmv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小,用刻度尺測(cè)量遮光條寬度,示數(shù)如圖所示,其讀數(shù)為_cm。某次測(cè)量中,計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.010 0 s,則鋼球的速度為v_m/s。（3）下表為該同學(xué)的實(shí)

36、驗(yàn)結(jié)果：Ep（102 J）4.8929.78614.6919.5929.38Ek（102 J）5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的Ep與Ek之間存在差異,認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)說明理由。（4）請(qǐng)你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。【參考答案】（1）B（2）1.501.50（3）不同意理由見解析（4）見解析【解析】（1）鋼球下落高度h,應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)鋼球球心到鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心之間的豎直距離,故選B。（2）遮光條的寬度d1.50 cm,鋼球的速度v1.50 m/s（3）不同意,因?yàn)榭諝庾枇?huì)造成Ek小于Ep,但表中Ek大于Ep。（4）分別測(cè)出光電門和球心到懸

37、點(diǎn)的長度L和l,計(jì)算Ek時(shí),將v折算成鋼球的速度vv。20用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源,輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種。重物從高處由靜止開始下落,重物上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。下面是該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：A按照?qǐng)D示的裝置安裝器件B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上C用天平測(cè)出重物的質(zhì)量D先釋放懸掛紙帶的夾子,然后接通電源打出一條紙帶E測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離F根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重物下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能（1）其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是_。（將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在橫線處

38、）（2）在實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量m1.0 kg的重物自由下落,帶動(dòng)紙帶打出一系列的點(diǎn),如圖乙所示。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s,距離單位為cm。紙帶的_（選填“O”或“C”）端與重物相連；某同學(xué)從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中,計(jì)算出重物的動(dòng)能增加量Ek_ J,重力勢(shì)能減少量Ep_ J（g取9.8 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）另一名同學(xué)用vB22ghOB計(jì)算出B的動(dòng)能,恰好與重力勢(shì)能減少量Ep相等,于是該同學(xué)得出結(jié)論“重物下落過程中機(jī)械能守恒”,試問該同學(xué)的做法是否合理？_?！緟⒖即鸢浮浚?）BCD（2）O0.480.49（3）不合理【解析】（1）該實(shí)驗(yàn)中,先按題圖進(jìn)行準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)；打點(diǎn)計(jì)

39、時(shí)器接到電源的交流輸出端上,不應(yīng)用直流輸出端,故B錯(cuò)誤。我們是比較mgh與mv2的大小關(guān)系,故m可約去比較,不需要用天平,故C沒有必要。先接通電源,后釋放懸掛紙帶的夾子,讓重物帶著紙帶自由下落；再研究紙帶,進(jìn)行重力勢(shì)能減少量和動(dòng)能增量的比較即可,故D錯(cuò)誤。（2）紙帶的O端與重物相連；重物通過B點(diǎn)的速度vB m/s0.98 m/s。從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中重物的動(dòng)能增加量Ek1（0.98）2J0.48 J；重力勢(shì)能減小量Epmgh19.80.050 1 J0.49 J。（3）若用vB22ghOB計(jì)算B的動(dòng)能,則mvB2mghOB,相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律來證明機(jī)械能守恒定律,該做法不合理。2

40、1“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,某實(shí)驗(yàn)小組正確完成了一系列實(shí)驗(yàn)操作后,得到了一條如圖乙所示的打點(diǎn)紙帶,選取紙帶上某個(gè)清晰的點(diǎn)標(biāo)為O,然后每兩個(gè)打點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),分別標(biāo)為1、2、3、4、5、6,用刻度尺量出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6與O點(diǎn)的距離分別是h1、h2、h3、h4、h5、h6。（1）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T,可求出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的速度v1、v2、v3、v4、v5、v6,其中v3的計(jì)算式為v3_。（2）若重物的質(zhì)量是m,取打點(diǎn)O時(shí)刻重物位置為重力勢(shì)能的零勢(shì)能點(diǎn),分別算出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)刻對(duì)應(yīng)重物的勢(shì)能Epi和動(dòng)能Eki,計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)刻對(duì)應(yīng)重物的勢(shì)能Ep3_；接著在Eh坐標(biāo)

41、系中描點(diǎn)作出如圖丙所示的Ekh和Eph變化圖線；求得Ekh圖線斜率是k1,Eph圖線斜率是k2,則k1、k2關(guān)系為_時(shí)機(jī)械能守恒。（3）關(guān)于上述實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是_。A實(shí)驗(yàn)中必須用天平測(cè)出重物的質(zhì)量mB為了減小紙帶阻力和空氣阻力的影響,重物質(zhì)量應(yīng)該適當(dāng)大些C若實(shí)驗(yàn)紙帶上打出點(diǎn)被拉長為短線,應(yīng)適當(dāng)調(diào)高電源電壓或增大振針與紙帶間的距離D圖丙Ekh圖線中,計(jì)數(shù)點(diǎn)1對(duì)應(yīng)的描點(diǎn)偏差較大,可能是長度測(cè)量誤差相對(duì)較大引起的（4）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)操作你還能提出哪些注意事項(xiàng)（至少1條）_?！緟⒖即鸢浮浚?）（2）mgh3k1k2（3）BD（4）重物從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放或調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔在同一豎直線上,減少紙

42、帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦【解析】（1）從題圖中可以看出“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)裝置采用的是重物的自由下落運(yùn)動(dòng),可以認(rèn)為是勻變速運(yùn)動(dòng),求某點(diǎn)的速度利用中間時(shí)刻的速度與某段時(shí)間內(nèi)的平均速度相同。即v3。（2）打計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)刻在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0時(shí)刻的下方,所以Ep3mgh3。重物下落機(jī)械能守恒,減少的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能,所以k1k2。（3）根據(jù)機(jī)械能守恒有：mgh2mgh1mv22mv12,重物的質(zhì)量m在等式兩邊都消去了,故不需要用天平測(cè)出重物的質(zhì)量m,A錯(cuò)誤；為了減小紙帶阻力和空氣阻力的影響,重物的質(zhì)量應(yīng)該適當(dāng)大些,這樣可以減少誤差,B正確；若實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶上打出的點(diǎn)被拉長為短線,可能是因?yàn)殡娫措妷禾?

43、振針振幅太大造成的,也可能是振針到紙帶的距離太小,所以應(yīng)適當(dāng)調(diào)低電源電壓或增大振針與紙帶間的距離,C錯(cuò)誤；計(jì)數(shù)點(diǎn)1對(duì)應(yīng)的描點(diǎn)偏差較大,可能是長度測(cè)量誤差相對(duì)較大引起的,D正確。（4）建議：重物應(yīng)從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放；或調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔在同一豎直線上,減少紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦。22“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,采用重物自由下落的方法：（1）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2,所用重物的質(zhì)量為 200 g。實(shí)驗(yàn)中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示,O為紙帶下落的起始點(diǎn),A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)。計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí),甲同學(xué)用

44、v2gxOB,乙同學(xué)用vB,其中所選方法正確的是_（填“甲”或“乙”）同學(xué)；根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由O運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的增加量等于_ J,重力勢(shì)能減少量等于_ J（計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）。（2）實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)重物減少的勢(shì)能總是大于重物增加的動(dòng)能,造成這種現(xiàn)象的主要原因是_?！緟⒖即鸢浮浚?）乙0.3690.376（2）見解析【解析】（1）重物由靜止開始自由下落過程中受到空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力作用,不是自由落體運(yùn)動(dòng),v2gxOB,是自由落體運(yùn)動(dòng)的公式,故甲同學(xué)錯(cuò)誤。打B點(diǎn)重物速度v m/s1.92 m/s重物動(dòng)能的增加量Ekmv20.50.2001.922 J0.369 J重物

45、重力勢(shì)能的減少量Epmgh0.2009.800.192 0 J0.376 J（2）克服空氣對(duì)重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功。23如圖所示,用光電門等器材驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球由A處靜止釋放,下落過程中經(jīng)過A處正下方的B處,其中B處固定有光電門,測(cè)得A、B間的距離為H（Hd）,光電門測(cè)出小球通過光電門的時(shí)間為t,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,則（1）小球通過光電門B時(shí)的速度表達(dá)式_。（2）多次改變高度H,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),描點(diǎn)作出隨H的變化圖像,若作出的圖線為通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,且斜率為_,可判斷小球下落過程中機(jī)械能守恒。（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增加量Ek總是小于重力勢(shì)能減少量Ep,

46、增加下落高度后,則（EpEk）將_（選填“增大”“減小”或“不變”）。（4）小明用AB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí),他用vB計(jì)算與B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度,得到動(dòng)能的增加量,你認(rèn)為這種做法正確還是錯(cuò)誤？答：_。理由是_?！緟⒖即鸢浮浚?）v（2） （3）增加（4）錯(cuò)誤此做法已默認(rèn)機(jī)械能守恒（只要意思正確即可）【解析】（1）小球通過光電門B時(shí)的速度v。（2）若減小重力勢(shì)能等于增加動(dòng)能時(shí),可以認(rèn)為機(jī)械能守恒,則有：mgHmv2,即：2gH（）2,解得：H,故H變化圖像的斜率k。（3）由于該過程中有阻力做功,而高度越高,阻力做功越多；故增加下落高度后,（EpEk）將增大。（4）小明用AB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證

47、機(jī)械能守恒時(shí),他用vB計(jì)算與B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度,得到動(dòng)能的增加量,這種做法是錯(cuò)誤的,此做法已默認(rèn)機(jī)械能守恒。24如圖是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住,輕繩另一端固定。將輕繩拉直至水平后由靜止釋放。在最低點(diǎn)附近放置一組光電門,測(cè)出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間t,再用游標(biāo)卡尺測(cè)出小圓柱的直徑d,重力加速度為g。則：（1）測(cè)出懸點(diǎn)到圓柱重心的距離l,若等式gl_成立,說明小圓柱下擺過程機(jī)械能守恒；（2）若在懸點(diǎn)O安裝一個(gè)拉力傳感器,測(cè)出繩子上的拉力F,則驗(yàn)證小圓柱做圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)向心力的公式還需要測(cè)量的物理量是_（用文字和字母表示）,若等式F_成立,則可驗(yàn)證小圓

48、柱做圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)向心力的公式?！緟⒖即鸢浮浚?）（2）小圓柱的質(zhì)量mmgm【解析】（1）根據(jù)機(jī)械能守恒定律應(yīng)有mglmv2,其中v,解得gl（）2（2）根據(jù)牛頓第二定律有Fmgm,解得Fmgm,可見還需要測(cè)量小圓柱的質(zhì)量m,才能求出繩子的拉力。25某同學(xué)利用如圖所示裝置來研究機(jī)械能守恒問題,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。A、B是質(zhì)量均為m的小物塊,C是質(zhì)量為M的重物,A、B間由豎直輕彈簧相連,A、C間由輕質(zhì)細(xì)繩相連。在物塊B下放置一壓力傳感器,重物C下放置一速度傳感器,壓力傳感器與速度傳感器相連當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí),就觸發(fā)速度傳感器測(cè)定此時(shí)重物C的速度。整個(gè)實(shí)驗(yàn)中彈簧均處于彈性限度內(nèi),重力加速度為g。

49、實(shí)驗(yàn)操作如下：圖18（1）開始時(shí),系統(tǒng)在外力作用下保持靜止,細(xì)繩拉直但張力為零現(xiàn)釋放C,使其向下運(yùn)動(dòng),當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí),觸發(fā)速度傳感器測(cè)出C的速度為v。（2）在實(shí)驗(yàn)中保持A、B質(zhì)量不變,改變C的質(zhì)量M,多次重復(fù)第（1）步。該實(shí)驗(yàn)中,M和m大小關(guān)系必需滿足M_m（選填“小于”“等于”或“大于”）。為便于研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系,每次測(cè)重物的速度時(shí),其已下降的高度應(yīng)_（選填“相同”或“不同”）。根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù),為得到線性關(guān)系圖線,應(yīng)作出_（選填“v2M”“v2”或“v2”）圖線。根據(jù)問的圖線知,圖線在縱軸上截距為b,則彈簧的勁度系數(shù)為_（用題給的已知量表示）?！緟⒖即鸢浮浚?）大于相同v2【解

50、析】（2）根據(jù)題意,確保壓力傳感器的示數(shù)為零,因此彈簧要從壓縮狀態(tài)到伸長狀態(tài),那么C的質(zhì)量M要大于A的質(zhì)量m。剛要釋放C時(shí),彈簧處于壓縮狀態(tài),mgkx1壓力傳感器示數(shù)剛好為零時(shí),彈簧的拉力為Fmgkx2,因此彈簧的形變量為xx1x2,不論C的質(zhì)量如何變化,要使壓力傳感器示數(shù)為零,則A上升高度x,C下降高度為x,故C下降高度相同。選取A、C及彈簧為系統(tǒng),根據(jù)機(jī)械能守恒定律,則有：（Mm）g（Mm）v2,整理得,v2,為得到線性關(guān)系圖線,因此應(yīng)作出v2圖線。由上述表達(dá)式可知,b,解得k。26某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系。（1）如圖甲所示,將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái),在上端的托盤中依次增加砝碼,測(cè)量相應(yīng)的彈簧長度,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表,由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k_ N/m（g取9.80 m/s2）。砝碼質(zhì)量/g50100150彈簧長度/cm8.627.636.66（2）取下彈簧,將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè),如圖乙所示,調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動(dòng)時(shí),通過兩個(gè)光電門的速度大小_。（3）用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v。釋放滑塊過程中,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為_。（4）重復(fù)（3）中的操作,得到v與x的關(guān)系如圖丙所示,由圖可知,v與x成_關(guān)系。由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對(duì)同一根彈簧,彈性勢(shì)能