實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的例題解析

1、1.下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說(shuō)法中，正確的是（）A. 重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差B. 重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C. 重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差D. 紙帶下落和打點(diǎn)不同步不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)解析：驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能即mgh=；mv2,其中質(zhì)量可以約去，沒(méi)必要測(cè)量重物質(zhì)量，A不正確。當(dāng)重物質(zhì)量大一些時(shí)，空氣阻力可以忽略，B正確，C錯(cuò)誤。紙帶先下落而后打點(diǎn)，此時(shí)，紙帶上最初兩點(diǎn)的點(diǎn)跡間隔較正常時(shí)略因此重物動(dòng)能的大，用此紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其結(jié)果是重物在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)就有了初動(dòng)能,增加量比重物重力勢(shì)能的減少量大，D錯(cuò)誤。答案：B某

2、同學(xué)在每條紙帶上取了點(diǎn)跡2.有4條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（所用交流電頻率為50Hz）打出的紙帶A、B、C、D,其中一條是做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的。為找出該紙帶，密、82、W。請(qǐng)你根據(jù)下列9.791m/s2）（清晰的、連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出相鄰兩個(gè)點(diǎn)間距離依次為s、s2、s3的測(cè)量結(jié)果確定該紙帶為（已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹榻馕觯候?yàn)證機(jī)械能守恒定律采用重錘的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn),所以相鄰的0.02s內(nèi)的位移A.61.0mm65.8mm70.7mmB.41.2mm45.1mm53.0mmC.49.6mm53.5mm57.3mmD.60.5mm61.0mm60.6mm增加量為儂=gT2=9.791x0

3、.022mm3.9mm,只有C符合要求。故選C。答案：C3.某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖實(shí)一7-11中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表（當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?0m/s2,小球質(zhì)量m=0.2kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）：19,14cm2L66cm24.1bciu時(shí)刻t2t3t4t5速度(m/s)5.595.084.58（1）由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度V5=m/s。2仲8<-ni29.18cm從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增加量Ep=J,動(dòng)能減小量EkJo圖實(shí)一711在誤差允許的范圍內(nèi)，若AEp與AEk

4、近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。由上述計(jì)算得AEpzEk(選填">”典”“=”)，造成這種結(jié)果的主要原因是19.14+21.66解析：V5=0.05X2cm/s=408cm/s=4.08m/s。(2)由題給條件知: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?yàn)榇嬖诳諝饽Σ恋仍颍瑢?dǎo)致重力勢(shì)能的增加量小于動(dòng)能的減少量。答案：(1)4.08(2)1.451.46(3)<原

5、因見(jiàn)解析DIS實(shí)驗(yàn)是利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。老師上課時(shí)“用DIS研究機(jī)械能守恒定律”的裝置如圖實(shí)一7-12甲所示，在某次實(shí)驗(yàn)中，選擇DIS以圖像方式顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所顯示的圖像如圖乙所示。圖像的橫軸表示小球距D點(diǎn)的高度h,縱軸表示擺球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek或機(jī)械能E。試回答下列問(wèn)題:圖實(shí)一712圖乙的圖像中，表示小球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是(按順序填寫(xiě)相應(yīng)圖線所對(duì)應(yīng)的文字)。(2)根據(jù)圖乙所示的實(shí)驗(yàn)圖像，可以得出的結(jié)論是解析：（1）小球由A到D過(guò)程中重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，由題圖乙的圖像知機(jī)械能總量不變，故表示小球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek

6、、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是乙、丙、甲。（2）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果知：在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機(jī)械能守恒。答案：（1）乙、丙、甲在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機(jī)械能守恒4. 某研究性學(xué)習(xí)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2。測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg。下面敘述中正確的是。A. 應(yīng)該用夭平稱出重物的質(zhì)量B. 可選用點(diǎn)跡清晰，第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶來(lái)處理數(shù)據(jù)C. 操作時(shí)應(yīng)先松開(kāi)紙帶再通電D. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為46V的交流電源上（2）

7、實(shí)驗(yàn)中甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置得到三條點(diǎn)跡清晰的紙帶，量出各紙帶上第一、二兩點(diǎn)間的距離分別為0.18cm、0.19cm、0.25cm，則可肯定同學(xué)在操作上有錯(cuò)誤，錯(cuò)誤是。若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O間的距離分別為15.55cm、19.20cm和23.23cm。貝U當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)B時(shí)重物的瞬時(shí)速度v=m/s；重物由O到B過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了J,動(dòng)能增加了J（保留3位有效數(shù)字），根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)，還可以求出重物實(shí)際下落的加速度為m/s2,貝U重物在下落的過(guò)程中所受到的阻力為N。2解析：（1）本實(shí)驗(yàn)中只需驗(yàn)證gh與普的關(guān)系，不需要測(cè)重物質(zhì)量，操作時(shí)

8、應(yīng)先接通電源再松開(kāi)紙帶，可選用點(diǎn)跡清晰，第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶來(lái)處理數(shù)據(jù)，A、C錯(cuò)，B、D對(duì)。（2）實(shí)驗(yàn)中理想的紙帶應(yīng)是點(diǎn)跡清晰，第一、二兩點(diǎn)間的距離略小于2mm的紙帶，所以丙錯(cuò)誤，錯(cuò)誤在于操作中先松開(kāi)了紙帶，再接通了電源，致使紙帶上第一、二兩點(diǎn)間間距增hn+1hn1大。利用公式Vn=無(wú)可計(jì)算出打點(diǎn)B時(shí)重物的瞬時(shí)速度為1.92m/s。重物由O到B過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了AEp=mgh=1.00X9.8X19.20X102J=1.88J;動(dòng)能增加了AEk=1mv2=1.84J,由Ah=aT2可求出重物實(shí)際下落的加速度為a=9.5m/s2,由牛頓第二定律知重物在下落的過(guò)程中所受到的阻力

9、滿足mgF阻=ma,所以F阻=0.3N。答案：（1）BD丙先松開(kāi)了紙帶，再接通了電源1.921.881.849.50.3某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖實(shí)-7-13所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。遮光條1連氣源刻度尺銅碼光電門(mén)數(shù)普咪弋墊導(dǎo)軌圖實(shí)一713（1）實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平?（2）如圖實(shí)一714所示（經(jīng)放大后的），游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d=t=m/so在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間1.2X102s,則滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、（文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示，g為已知）。和儂位tcmIIiI圖實(shí)一714（3）本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較和在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示）,從而驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。解析：（1）檢驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌底座是否水平時(shí)，可以先接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上,若滑塊在導(dǎo)軌上各個(gè)位置均能靜止時(shí)，說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的。（2）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d=5mm+0.1mmx2=5.2mm=0.52cm；滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為v=%=0.43m/s；應(yīng)測(cè)出滑塊上的遮光條的初位置到光電門(mén)的距離x和滑塊的質(zhì)量M。(3)系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為mgx,系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為*