高三物理机械能守恒和动能定理实验

1、机械能守恒和动能定理实验1.某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：a连接好实验装置如图所示b将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车c在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，拉力对小车做的功为_ J，小车动能的增量为_ J. 0.196

2、0.100(2)此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因有(至少写出两条原因)：_ _. 小车质量没有远大于钩码质量没有平衡摩擦力操作错误：先放小车后开电源 解析解析/显隐显隐2.某某学习小组利用如图所示的装学习小组利用如图所示的装置验证动能定理。置验证动能定理。(1)将气垫导轨调至水平，安装将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离电门中心之间的距离x_ cm；(2)测量挡光条的宽度测量

3、挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门，记录挡光条通过光电门1和和2所用的时间所用的时间t1和和t2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F,为了完成实验为了完成实验,还需要直还需要直接测量的一个物理量是接测量的一个物理量是_；(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？拉力传感器的总质量？_(填填“是是”或或“否否”)。50.00滑块、挡光条和拉力传感器的总质量滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M否否转转解析解析解析解析(1)两光电门中心之间的距离两光电门中心之间的

4、距离x70.30 cm20.30 cm50.00 cm。(2)由于该实验验证的是动能定理，故还需要知道滑块、挡光由于该实验验证的是动能定理，故还需要知道滑块、挡光条和拉力传感器的总质量。条和拉力传感器的总质量。(3)由于拉力可以通过拉力传感器的读数直接得到，故不需要由于拉力可以通过拉力传感器的读数直接得到，故不需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量。器的总质量。答案答案(1)50.00(2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M(3)否否转原题转原题3.2016河南三门峡模拟河南三门峡模

5、拟)某学习小组某学习小组在在“探究功与速度变化关系探究功与速度变化关系”的实的实验中采用了如图所示的实验装置。验中采用了如图所示的实验装置。(3)逐根增加橡皮条逐根增加橡皮条,记录每次遮光条记录每次遮光条经过光电门的时间经过光电门的时间,并计算出对应的并计算出对应的速度。则画出的速度。则画出的Wv2图象应是图象应是:_。(1)将气垫导轨接通气泵，通过调平将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查螺丝调整气垫导轨使之水平，检查是否调平的方法是是否调平的方法是_。(2)如图所示，游标卡尺测得遮光条的宽度如图所示，游标卡尺测得遮光条的宽度d_ cm。实验时，。实验时，将橡皮条挂在滑块

6、的挂钩上，向后拉伸一定的距离，并做好标记，以将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸一定的距离，并做好标记，以保证每次拉伸的距离恒定。现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条保证每次拉伸的距离恒定。现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过光电门的时间为后，经过光电门的时间为t，则滑块最后匀速运动的速度表达式为，则滑块最后匀速运动的速度表达式为_(用字母表示用字母表示)。将滑块轻置于气垫导轨之上，看其是否滑动将滑块轻置于气垫导轨之上，看其是否滑动0.550d/ t过坐标原点的一条倾斜直线过坐标原点的一条倾斜直线4.某某实验小组在做实验小组在做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”实验实验中，提出了如

7、图所示的甲、乙两种方案：甲方案中，提出了如图所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验斜面上下滑进行实验(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是你认为该小组选择的方案是_，理由是：，理由是：_.解析解析(1)(1)甲甲, ,理由是：采用乙图实验理由是：采用乙图实验时时, ,由于小车和斜面间存在摩擦力的由于小车和斜面间存在摩擦力的作用作用, ,且不能忽略且不

8、能忽略, ,所以小车在下滑过所以小车在下滑过程中机械能不守恒程中机械能不守恒, ,故乙图不能用来故乙图不能用来验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律. .甲甲乙图实验中，小车和斜面间存在摩擦力的作乙图实验中，小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，小车下滑过程中机械能不用，且不能忽略，小车下滑过程中机械能不守恒，不能用来验证机械能守恒定律守恒，不能用来验证机械能守恒定律. 解析显隐解析显隐(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图所示，相邻若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出，请根据纸带计算出B点的速度点的

9、速度大小大小_m/s(结果保留二位有效数字结果保留二位有效数字)1.4解析显隐解析显隐点击点击 放放/缩缩(3)该小组内同学们根据纸带算出了相该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出应点的速度，作出v2/2-h图线如图所图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加示，请根据图线计算出当地的重力加速度速度g_m/s2(结果保留两位结果保留两位有效数字有效数字) 解析显隐解析显隐9.76.利用利用气垫导轨验证机械能守恒定律气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示实验装置示意图如图所示.(1)实验步骤实验步骤将气垫导轨将气垫导轨放在水平桌面上放在水平桌面上,桌面高度不低于桌面高度不低于

10、1 m，将导轨调至水平；，将导轨调至水平；用游标卡尺测量挡光条的宽度用游标卡尺测量挡光条的宽度l9.30 mm；由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s_ cm；将滑块移至光电门将滑块移至光电门1左侧某处左侧某处,待砝码静止不动时待砝码静止不动时,释放滑块释放滑块,要求要求砝码落地前挡光条已通过光电门砝码落地前挡光条已通过光电门2；从数字计时器从数字计时器(图中未画出图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门上分别读出挡光条通过光电门1和光和光电门电门2所用的时间所用的时间t1和和t2；用天平称出滑块和挡光条的总质量用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝

11、码的总，再称出托盘和砝码的总质量质量m.60.00注意对实验注意对实验装置的熟悉装置的熟悉及实验操作及实验操作的掌握的掌握. .点击点击 放放/缩缩转转 解析解析(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式滑块通过光电门滑块通过光电门1和光电门和光电门2时瞬时速度分别为时瞬时速度分别为v1_和和v2_.当滑块通过光电门当滑块通过光电门1和光电门和光电门2时，系统时，系统(包括滑块、挡光条、托包括滑块、挡光条、托盘和砝码盘和砝码)的总动能分别为的总动能分别为Ek1_和和Ek2_.在滑块从光电门在滑块从光电门1运动到光电门运动到光电门2的过

12、程中，系统势能的减少的过程中，系统势能的减少Ep_(重力加速度为重力加速度为g)(3)如果如果Ep_，则可认为验证了机械能守恒定律，则可认为验证了机械能守恒定律 l/t1l/t2mgsEk2-Ek1转转 原题原题5.(2016浙江温州十校联合体联考浙江温州十校联合体联考)某同学安装如图甲所某同学安装如图甲所示的实验装置，验证机械能守恒定律。如图乙所示是该示的实验装置，验证机械能守恒定律。如图乙所示是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取A、B两点来验两点来验证实验，已知电火花计时器每隔证实验，已知电火花计时器每隔0.02 s打一个点。打一个点。请回答下列问题

13、：请回答下列问题：(1)电火花计时器的工作电压是电火花计时器的工作电压是_V。(2)根据纸带可以判断，实验时纸带的根据纸带可以判断，实验时纸带的_(填填“左左”或或“右右”)端和重物相连接。端和重物相连接。(3)若若x24.80 cm，则在纸带上打下计数点，则在纸带上打下计数点B时的速度时的速度vB_m/s (计算结果保留三位有效数字计算结果保留三位有效数字)。 (4)若若x1数据也已测出，则实验还需测出的数据也已测出，则实验还需测出的物理量为物理量为_。220左左1.20如何判断纸带如何判断纸带的上下端？的上下端？怎样求解纸带上某计怎样求解纸带上某计数点的速度？数点的速度？A、B之间的距离或

14、之间的距离或hAB实验需要确定重力势能，实验需要确定重力势能，应测量量哪个量？应测量量哪个量？考点一考点一 实验原理及数据处理实验原理及数据处理解析显隐解析显隐(5)经过测量计算后，某同学画出了如图经过测量计算后，某同学画出了如图丙所示的丙所示的Eh图线，则图中表示动能图线，则图中表示动能随高度变化的曲线为随高度变化的曲线为_(填填“图图线线A”或或“图线图线B”)。图线图线B 7.某某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律频闪仪每隔能守恒定律频闪仪每隔0.05 s闪光一次，如图闪光一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同所标数据为实

15、际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表时刻的速度如下表(当地重力加速度取当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量小球质量m0.2 kg，结果保留，结果保留3位有效数字位有效数字) 时刻时刻t2t3t4t5速度速度(m/s)4.994.483.98(1)由频闪照片上的数据计算由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度时刻小球的速度v5_m/s；(2)从从t2到到t5时间内，重力势能增量时间内，重力势能增量Ep_J, ,动能减少量动能减少量Ek_J；(3)在误差允许的范围内，若在误差允许的范围内，若Ep与与Ek近似相等，近似相等，即可验证了机械能守恒定律由上述计算得即可验证了机械能守恒定律

16、由上述计算得Ep_Ek(选填选填“”“”“”或或“”)，造，造成这种结果的主要原因是成这种结果的主要原因是_. 3.481.241.28转转 解析解析 存在空气阻力存在空气阻力 返回返回 原题原题 8.8.某某同学利用如图所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定同学利用如图所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定律。在气垫导轨上安装了两光电门律。在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过轻质定滑轮与钩码相连。滑块用细线绕过轻质定滑轮与钩码相连。 (1)实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码和细线实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码和细线,接通气源接通气源,如如果滑块果滑块_，则表示气垫导轨调整至水平状态。则表示气垫导轨调整至水平状态。能在气垫导轨上静止或做匀速运动或滑能在气垫导轨上静止或做匀速运动或滑块经两个光电门的时间相等块经两个光电门的时间相等(2)不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门的时间小于通过光电门2的时间。的时间。实施下列措施能够让导轨水平的是实施下列措施能够让导轨水平的是_。A.调节调节P使轨道左端升高一些使轨道左端升高一些B.调节调节Q