實驗驗證機械能守恒定律的例題解析

1、1.下列關(guān)于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法中，正確的是（）A. 重物質(zhì)量的稱量不準會造成較大誤差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. 紙帶下落和打點不同步不會影響實驗解析：驗證機械能守恒，即驗證減少的重力勢能是否等于增加的動能即mgh=；mv2,其中質(zhì)量可以約去，沒必要測量重物質(zhì)量，A不正確。當重物質(zhì)量大一些時，空氣阻力可以忽略，B正確，C錯誤。紙帶先下落而后打點，此時，紙帶上最初兩點的點跡間隔較正常時略因此重物動能的大，用此紙帶進行數(shù)據(jù)處理，其結(jié)果是重物在打第一個點時就有了初動能,增加量比重物重力勢能的減少量大，D錯誤。答案：B某

2、同學在每條紙帶上取了點跡2.有4條用打點計時器（所用交流電頻率為50Hz）打出的紙帶A、B、C、D,其中一條是做“驗證機械能守恒定律”實驗時打出的。為找出該紙帶，密、82、W。請你根據(jù)下列9.791m/s2）（清晰的、連續(xù)的4個點，用刻度尺測出相鄰兩個點間距離依次為s、s2、s3的測量結(jié)果確定該紙帶為（已知當?shù)氐闹亓铀俣葹榻馕觯候炞C機械能守恒定律采用重錘的自由落體運動實現(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.某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖實一7-11中所標數(shù)據(jù)為實際距離，該同學通過計算得到不同時刻的速度如下表（當?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時刻t2t3t4t5速度(m/s)5.595.084.58（1）由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度V5=m/s。2仲8<-ni29.18cm從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增加量Ep=J,動能減小量EkJo圖實一711在誤差允許的范圍內(nèi)，若AEp與AEk

4、近似相等，從而驗證了機械能守恒定律。由上述計算得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,因為存在空氣摩擦等原因，導(dǎo)致重力勢能的增加量小于動能的減少量。答案：(1)4.08(2)1.451.46(3)<原

5、因見解析DIS實驗是利用現(xiàn)代信息技術(shù)進行的實驗。老師上課時“用DIS研究機械能守恒定律”的裝置如圖實一7-12甲所示，在某次實驗中，選擇DIS以圖像方式顯示實驗的結(jié)果，所顯示的圖像如圖乙所示。圖像的橫軸表示小球距D點的高度h,縱軸表示擺球的重力勢能Ep、動能Ek或機械能E。試回答下列問題:圖實一712圖乙的圖像中，表示小球的重力勢能Ep、動能Ek、機械能E隨小球距D點的高度h變化關(guān)系的圖線分別是(按順序填寫相應(yīng)圖線所對應(yīng)的文字)。(2)根據(jù)圖乙所示的實驗圖像，可以得出的結(jié)論是解析：（1）小球由A到D過程中重力勢能減小，動能增加，由題圖乙的圖像知機械能總量不變，故表示小球的重力勢能Ep、動能Ek

6、、機械能E隨小球距D點的高度h變化關(guān)系的圖線分別是乙、丙、甲。（2）由實驗結(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，小球的機械能守恒4. 某研究性學習小組在做“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,查得當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2。測得所用重物的質(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. 可選用點跡清晰，第一、二兩點間的距離接近2mm的紙帶來處理數(shù)據(jù)C. 操作時應(yīng)先松開紙帶再通電D. 打點計時器應(yīng)接在電壓為46V的交流電源上（2）

7、實驗中甲、乙、丙三學生分別用同一裝置得到三條點跡清晰的紙帶，量出各紙帶上第一、二兩點間的距離分別為0.18cm、0.19cm、0.25cm，則可肯定同學在操作上有錯誤，錯誤是。若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量，量得連續(xù)三點A、B、C到第一個點O間的距離分別為15.55cm、19.20cm和23.23cm。貝U當打點計時器打點B時重物的瞬時速度v=m/s；重物由O到B過程中，重力勢能減少了J,動能增加了J（保留3位有效數(shù)字），根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)，還可以求出重物實際下落的加速度為m/s2,貝U重物在下落的過程中所受到的阻力為N。2解析：（1）本實驗中只需驗證gh與普的關(guān)系，不需要測重物質(zhì)量，操作時

8、應(yīng)先接通電源再松開紙帶，可選用點跡清晰，第一、二兩點間的距離接近2mm的紙帶來處理數(shù)據(jù)，A、C錯，B、D對。（2）實驗中理想的紙帶應(yīng)是點跡清晰，第一、二兩點間的距離略小于2mm的紙帶，所以丙錯誤，錯誤在于操作中先松開了紙帶，再接通了電源，致使紙帶上第一、二兩點間間距增hn+1hn1大。利用公式Vn=無可計算出打點B時重物的瞬時速度為1.92m/s。重物由O到B過程中，重力勢能減少了AEp=mgh=1.00X9.8X19.20X102J=1.88J;動能增加了AEk=1mv2=1.84J,由Ah=aT2可求出重物實際下落的加速度為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丙先松開了紙帶，再接通了電源1.921.881.849.50.3某實驗小組利用如圖實-7-13所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒。遮光條1連氣源刻度尺銅碼光電門數(shù)普咪弋墊導(dǎo)軌圖實一713（1）實驗前需要調(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）如圖實一714所示（經(jīng)放大后的），游標卡尺測得遮光條的寬度d=t=m/so在本次實驗中還需要測量的驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間1.2X102s,則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、（文字說明并用相應(yīng)的字母表示，g為已知）。和儂位tcmIIiI圖實一714（3）本實驗通過比較和在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等（用測量的物理量符號表示）,從而驗證系統(tǒng)的機械能守恒。解析：（1）檢驗氣墊導(dǎo)軌底座是否水平時，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)軌上各個位置均能靜止時，說明導(dǎo)軌是水平的。（2）游標卡尺的讀數(shù)為d=5mm+0.1mmx2=5.2mm=0.52cm；滑塊通過光電門時的瞬時速度為v=%=0.43m/s；應(yīng)測出滑塊上的遮光條的初位置到光電門的距離x和滑塊的質(zhì)量M。(3)系統(tǒng)重力勢能的減少量為mgx,系統(tǒng)動能的增加量為*