第5章实验六 验证机械能守恒定律

知识梳理考点一考点二考点三1.实验目的验证机械能守恒定律.2.实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明

守恒，从而验证机械能守恒定律.3.实验器材

、电源、纸带、复写纸、重物、

、铁架台(带铁夹)、导线两根.4.实验步骤(1)安装器材：将

固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压电源相连.(2)打纸带：用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近，先

，再

，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3～5条)纸带.机械能打点计时器刻度尺打点计时器接通电源松开纸带【基本实验要求】答案

误差允许答案

阻力竖直摩擦阻力【规律方法总结】小答案

g返回答案1.如图所示，在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50Hz，依次打出的点为0、1、2、3、4、…、n.则：(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为____________________________、____________________________________、__________________________，必须计算出的物理量为__________________、_____________________，验证的表达式为_______________________.第2点到第6点之间的距离h26第1点到第3点之间的距离h13第5点到第7点之间的距离h57第2点的瞬时速度v2第6点的瞬时速度v6

答案213

ADBCEF答案2132.在一次实验验证课上，某同学利用自由落体运动来验证机械能守恒定律，该同学开始实验时的情形如图所示，他将打点计时器接通低压电源后释放纸带.(1)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.①_________________________②_________________________打点计时器接了直流电重物离打点计时器太远(2)该同学在教师的指导下规范了实验操作，重新进行实验，得到了几条(3～5条)打出一系列点的纸带，在选点验证机械能守恒时，有以下两种方案，其中对选取纸带的1、2两点间距离要求小于或接近2mm的是方案________(填“一”或“二”).方案一：利用起始点和第n点计算；方案二：任取两点计算.一答案213

重力加速度g解析答案2133.小华设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，提供的实验器材如下：A.小车B.钩码C.一端带定滑轮的木板D.细线E.电火花计时器F.纸带G.毫米刻度尺H.低压交流电源I.220V的交流电源(1)实验中不需要的器材是________(填写器材序号)，还应补充的器材是________.天平H解析答案213(2)实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号0～6)，测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T.则打点2时小车的速度v2＝___________；若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为___________________________________.(3)实验中，钩码减少的重力势能总是略大于系统增加的动能，主要原因是_____________________.

小车和纸带受到阻力返回答案2134.在验证机械能守恒定律的实验中，某同学利用图甲中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示.在实验数据处理中，某同学取A、B两点来验证实验.已知打点计时器每隔0.02s打一个点，g取9.8m/s2，图中测量结果记录在下面的表格中.项目x1/cmA点瞬时速度/(m·s－1)x2/cmB点瞬时速度/(m·s－1)A、B两点间距离/cm数据3.920.9812.80

50.00(1)观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的_____端(选填“左”或“右”)；(2)将表格中未填项目填写完整；密集3.20左

解析答案45(3)若重物和夹子的总质量为0.6kg，那么在从A到B运动过程中，动能的增加量为________J，重力势能的减少量为________J.

2.782.94项目x1/cmA点瞬时速度/(m·s－1)x2/cmB点瞬时速度/(m·s－1)A、B两点间距离/cm数据3.920.9812.80

3.2050.00解析答案45

O点不是打出来的第一个点，速度不为零，动能不为零解析答案45(2)同学乙利用同学甲的纸带测量出：OB＝15.55cm，OC＝19.20cm，OD＝23.23cm.根据测量数据计算重物和纸带下落的加速度a＝________m/s2，进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力Ff＝________N.

9.50.09解析答案45

解析图线不过原点，说明开始时，重物已经具有了动能，因此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.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返回解析答案456.在“验证机械能守恒定律”实验中，某研究小组采用了如图甲所示的实验装置，实验的主要步骤是：在一根不可伸长的细线一端系一金属小球，另一端固定于O点，记下小球静止时球心的位置A，在A处放置一个光电门，现将小球拉至球心距A高度为h处由静止释放，记下小球通过光电门时的挡光时间Δt.(1)如图乙，用游标卡尺测得小球的直径d＝______cm；mm＋0.1×mm＝10.4mm＝1.04cm.1041.04解析答案7689(2)该同学测出一组数据如下：高度h＝0.21m，挡光时间Δt＝0.0052s，设小球质量为m＝100g，g＝9.8m/s2.计算小球重力势能的减少量ΔEp＝________J，动能的增加量ΔEk＝________J，得出的结论是：______________________________________，分析误差产生的原因是____________________.0.2060.200在实验误差允许范围内，小球机械能守恒克服空气阻力做功解析答案76897.用如图所示的实验装置验证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.如图10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)，所用电源的频率为50Hz，计数点间的距离如图所示.已知m1＝50g、m2＝150g，则：(结果均保留两位有效数字)7689

2.40.580.609.7解析答案76898.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示.(1)实验步骤：A.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.B.用游标卡尺测出挡光条的宽度为l＝60.0mm.C.由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x＝______cm.D.将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止时释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.6.00答案7689E.从数字计时器上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2.F.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.用表示直接测量的字母写出下列物理量的表达式.(2)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ΔEp＝______.(3)如果ΔEp＝_____________________，则可认为验证了机械能守恒定律.mgx解析(2)系统势能的减少ΔEp＝mgx.解析答案76899.某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系.①如图(a)所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k＝____N/m.(g取9.8m/s2)砝码质量/g50100150弹簧长度/cm8.627.636.66

50解析答案7689②取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图(b)所示，调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小________.③用滑