系统机械能守恒实验

1、系统机械能守恒实验三.实验题 （共24小题）1. 用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.下图给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.已知m1=50g、m2=150g,则(g取10m/s2,结果保留两位有效数字)(1)在纸带上打下记数点5时的速度v=m/s；(2)在打点05过程中系统动能的增量EK=J,系统势能的减少量EP=J,由此得出的结论是；(3)若某同学作出图像如图,则当地的实际重力加速度g=m/s

2、2.26.40单位：cm038.4021.60123456m1m2v2/2 (m2/s2)h (m)1.205.8201 / 212. 利用电火花计时器做如下实验.甲同学使用如图1所示的装置来验证“机械能守恒定律”.电火花计时器铁夹重锤纸带图1下面是操作步骤:a.按图1安装器材；b.松开铁夹,使重物带动纸带下落；c.接通电火花计时器电源,使计时器开始工作；d.进行数据处理；e.根据需要,在纸带上测量数据.把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列.电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上,图2为实验中打出的一条纸带,从起始点O开始,将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D,图20cm12345

3、6789101112OABCDEFG电火花计时器打F点时,重锤下落的速度为m/s.(保留到小数点后两位)如果已知重锤的质量为0.50kg,当地的重力加速度为9.80m/s2.从打点到打F点的过程中,重锤重力势能的减少量为J,重锤动能的增加量为J.(保留到小数点后两位)3. 如图所示,是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置.（g取9.80m/s2）选出一条纸带如图所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以50Hz的交流电.用分度值为1mm的刻度尺测得OA=12.41cm,OB=18.90cm,OC=27.06cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,重锤

4、的质量为1.00kg.甲同学根据以上数据算出:当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了_J；打点计时器打到B点时重锤的速度vB=_m/s,此时重锤的动能比开始下落时增加了_J.（结果均保留三位有效数字）12.41cmOBAC18.9cm27.06cmhO某同学利用他自己实验时打出的纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以为纵轴画出了如图的图线.图线的斜率近似等于_.A.19.6B.9.80C.4.90图线未过原点O的原因是_.4. 在“验证机械能守恒的实验”中,已知打点计时器使用的交流电源的周期为0.02s,当地的重力加

5、速度g9.80m/s2.该实验选取的重锤质量为1.00kg,选取如图所示的一段纸带并测量出相邻各点之间的距离,利用这些数据验证重锤通过第2点至第5点间的过程中遵从机械能守恒定律.通过计算可以得出在第2点位置时重锤的动能为_J；第5点位置重锤时的动能为_J；重锤从第2点至第5点间的过程中重力势能的减小量为_J.（保留三位有效数字）123452.806cm3.203.604.004.405. 某同学做“验证机械能守恒定律”实验该同学开始实验时情形如图所示,接通电源释放纸带.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:（i）；（ii）.该同学经修改错误后,在正确操作下,研究从静止开始下落

6、的物体所受阻力的情况,得到如图所示的纸带（A、B、C、D、E均为相邻的打点）,测出A、C间的距离为14.77cm,点C、E间的距离为16.33cm.已知当地重力加速度为10m/s2,电源的频率为50Hz,重锤质量为m=1.0kg,设重锤所受阻力大小不变.在从A下落到E的过程中,阻力大小N,通过C点时的即时速度大小为m/s.（经果保留三位有效数字）6. 在验证机械能守恒定律的实验中,某同学使用50Hz交变电流作电源,在打出的纸带上选择5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间还有4个点没有画出,他测量了C点到A点、和E点到C点的距离,如图所示.则纸带上C点的速度m/s,重锤的加速度为m/s

7、2.单位:cm.ABCDE19.207. 某同学在应用打点计时器做验证机械能守恒定律实验中,获取一根纸带如图,但测量发现0、1两点距离远大于2mm,且0、1和1、2间有点漏打或没有显示出来,而其他所有打点都是清晰完整的,现在该同学用刻度尺分别量出2、3、4、5、6、7六个点到0点的长度hi（i=2.3.47）,再分别计算得到3、4、5、6四个点的速度vi和vi2（i=3.4.5.6）,已知打点计时器打点周期为T.（1）该同学求6号点速度的计算式是:v6=（2）然后该同学将计算得到的四组（hi,vi2）数据在v2-h坐标系中找到对应的坐标点,将四个点连接起来得到如图所示的直线,请你回答:接下来他

8、是如何判断重锤下落过程机械能守恒的？（说明理由）答:8. 验证机械能守恒定律的实验采用重物自由下落的方法；(1)若实验中所用重锤质量m=1kg.打点纸带如下图所示.O为起点,A、B和C为连续打的三点,打点时间间隔为0.02s,则打B点时重锤的速度为;重锤的动能为.从开始下落到B点,重锤的重力势能减少量是.(保留三位小数,g取9.8m/s2)AOBC 单位: mm7.817.631.2(2)根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落与地距离h.则以为纵轴.以h为横轴,画出的图象应是.9. （1）在验证机械能守恒定律的实验中,打点计时器所用电源为50Hz,当地重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用

9、重物的质量为1.00kg,甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带,量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm、0.25cm,从纸带中可看出学生在操作上肯定有错误,可能的原因是.（2）在一次实验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s）,单位cm,那么纸带的端与重物相连；打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=；从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量EP=；此过程中物体动能的增加量EK=（g=9.80m/s2）；通过计算,数值上EPEK（填“>”、“=”、或“<”）,这是因为；实验的结论是.3

10、.145.017.0610. (1)在“验证机械能守恒定律”的实验中:某同学用如图所示装置进行实验,得到如下图所示的纸带.测出点A、C间的距离为14.77cm,点C、E间的距离为16.33cm,已知当地重力加速度为9.8m/s2,重锤的质量为m=1.0kg,则重锤在下落过程中受到的平均阻力大小F=N.(2)某同学上交的实验报告显示重锤的动能略大于重锤的势能,则出现这一问题的原因能是A.重锤的质量测量错误B.该同学自编了实验数据C.交流电源的频率不等于50HzD.重锤下落时受到的阻力过大11. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器接在电压为U,频率为f的交流电源上,从实验中打出的几条纸带

11、中选出一条理想纸带,如图所示,选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点的距离为S0,点AC间的距离为S1,点CE间的距离为S2,已知重锤的质量为m,当地的重力加速度为g,则:起始点O到打下C点的过程中,重锤重力势能的减少量为EP=,重锤动能的增加量为EK=；根据题中提供的条件,还可利用重锤下落求出当地的重力加速度g=,经过计算可知,测量值比当地重力加速度的真实值要小,其主要原因是:.12. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器接在电压为U,频率为f的交流电源上,从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带,如图所示,选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E,测出A

12、点距起始点的距离为S0,点AC间的距离为S1,点CE间的距离为,已知重锤的质量为m,当地的重力加速度为g,则:起始点O到打下C点的过程中,重锤重力势能的减少量为EP=,重锤动能的增加量为EK=.根据题中提供的条件,还可利用重锤下落求出当地的重力加速度g=,经过计算可知,测量值比当地重力加速度的真实值要小,其主要原因是:.13. 利用图丙装置可以验证机械能守恒定律，实验中电火花计时器所用交流电源的频率为50Hz，得到如图丁所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0=19.00cm，点A、C间的距离为s1=8.36cm，点C、E间的距离为s2=9.88c

13、m，g取9.8m/s2，测得重物的质量为100g。选取O、C两点为初末位置研究机械能守恒。重物减少的重力势能 J，打下C点时重物的动能 J。实验中，由于存在阻力作用，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能。重锤在下落过程中受到的平均阻力大小F= N14. 某同学利用如图甲的实验装置来验证机械能守恒定律.（1）该同学开始实验时情形如图甲所示，接通电源释放纸带.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：a_；b_（2）实验中所用重物的质量m=lkg，经改正错误后，打出的纸带如图乙所示，O为重物由静止开始运动时打点计时器所打的第一个点，A、B、C、D为相邻的几个计数点，每两个相邻计数

14、点的时间间隔为0.04s，测得OA=0.77cm、OB=3.07cm、OC=6.92cm、OD=12.30cm，查出当地的重力加速度g=9.80ms2，则重物在计时器打下B点时的动能EkB=_J；从开始下落到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量Ep=_J.(结果保留三位有效数字)（3）据纸带算出相关各点的速度v并量出下落的距离h，以导为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图丙中的_，由此可说明机械能是守恒的，图象的斜率代表的物理量是_.15. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图1所示:(1)实验步骤:将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平。用游标卡尺测量挡光条

15、的宽度，结果如图2所示，由此读为 mm。由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s= cm。将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。从数字计数器(图1中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间。用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。(2)有表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式:滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1= 和v2= 。当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为EK1= 和EK2= 。在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少=

16、 (重力加速度为g)。(3)如果 ，则可认为验证了机械能守恒定律。16. 用落体法验证机械能守恒定律的实验中，运用公式对实验条件的要求是 ，为此，所选择的纸带第1、2点间的距离应接近 。若实验中所用重锤的质量m=1kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤的的速度vB= ，重锤的动能Ek= ，从开始下落起至B点重锤的重力势能的减小量是 ，由此可得出的结论是 。根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，则以h为横轴画出的图像应是图中的哪个17. 用如图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6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开

17、始落下，重锤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，即可验证机械能守恒定律。下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件；B.将打点计时器接到电源的直流输出端上；C.用天平测量出重锤的质量；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重锤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空行内，并说明其原因。 利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。如图6所示。根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B

18、、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：18. (1)在做“验证机械能守恒定律”的实验时，实验小组A不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了，剩下的一部分纸带上各点间的距离如图所示的数值，已知打点计时器的周期为T=0.02S,重力加速度g=9.8m/s2;重锤的质量为m,已知S1=0.98cm,S2=1.42cm,S3=1.78cm,则记录B点时重锤的动能EKB= J(用字母表示)，记录C点时重锤的动能EKC=0.32m J；重锤从B点到C点重力势能变化量是 J，动能变化量是

19、 J.从而可以得出结论： .（2）.在验证机械能守恒定律的实验中自由落下的重锤质量要大一些，这是为了减少 对实验的影响.实验中 测定重锤的质量（ 填“要”或“不要” ）.实验小组C在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，因此想到可以通过该实验装置测阻力的大小. 根据已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，电源的频率为f,又测量出物理量_。他（她）们用这些物理量求出了重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F_（用字母表示）. 19. 用落体验证机械能守恒定律的实验（1）为进行该实验，备有下列器材可供选择铁架台、打点

20、计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关。其中不必要的器材是 。缺少的器材是 。（2）若实验中所用重物的质量m=1kg，打点时间间隔为0.02s，打出的纸带如图所示，O为重物由静止开始运动时打点计时器所打的第一个点，A、B、C、D为相邻的几点，测的OA=0.78cm、OB=1.79、OC=3.14、OD=4.90，查出当地的重力加速度g=9.80m/s2，则重物在B点时的动能EAB= J。从开始下落到B点的过程中，重物的重力势能减少量是 J，由此得出的结论是 。（3）根据纸带算出相关各点的速度v量出下落的距离h，以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图中的 ，就证明机械能是守恒

21、的，图像的些率代表的物理量是 。20. （10分）某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.弧形轨道末端水平，离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s. 若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2（用H、h表示）. 该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h（101m）2.003.004.005.006.00s2 （101m2）2.623.895.206.537.78123456702468101214理论h/101 ms2/101 m2 请在坐标纸上作出s2h关系图.对比实验结果与理论计算得到的s2h关系图线（图中已画出），自同一高度

22、静止释放的钢球，水平抛出的速率 （填“小于”或“大于”）理论值.从s2h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是 .21. 20341020cm （1）有一把游标卡尺，游标尺上有20个小的等分刻度，这种游标卡尺的精确度为_mm，使用该游标卡尺测量某工件，下图所示的测量数值应为_mm.（2）某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz.查得当地的重力加速度g9.80m/s2.测得所用重物的质量为1.00kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，每两个计数点之间有四点未画出，另选连续的3个计数点A、B、

23、C作为测量的点，如图所示.经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50cm、86.00cm、130.50cm.OABC根据以上数据，计算出打B点时重物的瞬时速度vB_m/s；重物由O点运动到B点，重力势能减少了_J，动能增加了_J（保留3位有效数字）. 根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_ m/s2，则物体在下落的过程中所受到的阻力为_N.22. 在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，即可验证机械能守恒定律.（1）如图所示，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A

24、点距起始点O的距离为S0点A、C间的距离为S1，点C、E间的距离为S2，使用的交流电的频率为f，利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度，则加速度的表达式为a=.（2）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是略大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力作用. 若已知当地重力加速度的值为g，用第（1）问给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为F=S1=v0t+1/2at2V2=v0+atS2= (v0+at)t+1/2at2S2-s1=at2T=2*1/f 23. 在验证机械能守恒定律的实验中在打出的几条纸带中，为挑选符合实验要求的纸带，选

25、择方法是_。3.134.867.02ABCO若重物质量为0.50kg，选择好的纸带如图，已知相邻两点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2。则打点计时器打下点B时，重物的速度vB=_m/s；从起点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减小量EP=_J，动能的增加量EK=_J。（结果保留两位有效数字）24. 图中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz.（1）这两图相比较，哪个图所示的装置较好？简单说明为什么.（2）图中的丙图是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，如果1、2两点之间距离约等于2 mm

26、,可以说明1点的速度等于 .如果1、2两点之间距离明显小于2 mm,比如0.5 mm,可以说明1点的速度等于_.由此可以看出1,2两点之间是否是2 mm对实验结果_影响(填“有”或“无”)2012年高考模拟题参考答案（仅供参考）三.实验题答案:1. (1)2.4(2)0.58,0.60,在误差允许的范围内,m1、m2组成的系统机械能守恒(3)9.72. a、c、b、e、d；1.15(1.141.16)；0.35(0.340.36)；0.33(0.320.34)3. 1.85,1.83,1.68；B,该同学做实验时先释放了纸带,然后再合上打点计时器的开关.4. 1.13；2.21；1.065.

27、打点计时器接了直流电；重物离打点计时器太远.0.250；3.886. 1.92,9.67. （1）（2分）（2）根据机械能守恒定律,从0点到任意i点有得到:关系是一条直线斜率为2g,所以只要在直线上取相对较远两点,计算出斜率,与2g比较,在实验误差范围内相等即可.（2分）8. (1)0.585ms,0.171J,O.172J；(2)一条过原点的倾斜的直线,直线斜率大小等于g9. （1）丙,先放手后插电源（2）左,0.98,0.49J,0.48J,>运动过程存在阻力,在误差允许的范围内机械能守恒10. 0.05N；BC11. ,；,纸带与限位孔之间的摩擦力(或纸带与其它部分的阻力或摩擦阻力).12. ；,纸带与限位孔之间的摩擦力(或纸带与其它部分的阻力或摩擦阻力). 13. 0.27；0.26 0.0314. 打