用圖甲所示裝置驗證機械能

小題1:0．27 0．26
小題2:0.04

『叄』 用如圖甲的裝置驗證機械能守恆定律．①除了圖甲所示的實驗器材，以及學生電源、導線和電鍵之外，還需要什

①根據實抄驗原理可知，該實驗需要測量物體下落的高度，因此需要的儀器是刻度尺．
②根據打點計時器的工作原理可知，它使用的是交流電源；在具體操作中，為了使打點穩定，同時為了提高紙帶的利用率，實驗時先接通電源，然後再釋放懸掛紙帶的夾子．
③勻變速直線運動中，時間中點的速度大小等於該過程中的平均速度大小，因此有：
vD＝

0.167+0.215

0.2

＝1.91m/s
④由於物體下落過程中不可避免的要克服阻力做功，因此重力勢能沒有全部轉為動能，故最終重錘重力勢能減少量△E_p大於動能的增加量△E_k．
⑤根據△x=aT²得：
a＝

(s2?s1)f2

4

故答案為：①刻度尺；
②A．交流；B．接通打點計時器電源；
③1.91m/s；
④阻力做功；大於
⑤a＝

(s2?s1)f2

4

『肆』 某同學用圖甲所示的裝置驗證機械能守恆定律．實驗操作過程中①用游標卡尺測量小球的直徑，由圖乙可知小球

①游標卡尺的主尺讀數為：12mm，游標尺上第7個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數為7×0.05mm=0.35mm，
所以最終讀數為：12mm+0.35mm=12.35mm．
④利用平均速度代替瞬時速度算得小球經過光電門時的速度得：
小球經過光電門時的速度為：v=

d

△t

=

0.01235

0.00250

m/s=4.94m/s．
⑤以光電門所在處的水平面為參考面，小球在最高點時的機械能為E₁=0+mgh=12.22m
小球在光電門時的機械能為E₂=0+

1

2

mv²=12.20m
故答案為：①12.35④4.94⑤12.22m，12.20m

『伍』 （1）某實驗小組用圖甲所示實驗裝置驗證機械能守恆定律．打點計時器的打點頻率為 50HZ，選取一條較理想的

（1）①利用勻變速直線運動的推論得：
v_B=

xAC

tAC

=0.98m/s．
②，如果mgh=

1

2

mv²，那麼

v2

2

=gh．
如果以

v2

2

為縱軸，以下落高度h為橫軸，根據多組數據繪出

v2

2

-h的圖象，這個圖象的圖線應該是圖丙中的b．
圖象上任意兩點的縱坐標之差與橫坐標之差的比值等於g=9.8m/s²
（2）①

根據U-I圖象得：當電流I=0時，U=3.00V，所以電池的電動勢E=3.0V，
通過U-I圖象求出該直線的斜率為3.60，也就是r+R₀=3.60Ω，
所以電池內阻r=0.60Ω．
她設計的實驗電路中定值電阻R₀的作用是保護電阻；增大電源等效內阻，使調節時兩電表示數變化明顯．
故答案為：（1）①0.98
②b9.8m/s²
（2）①實物連接如右圖所示，
②3.0×10³，電流表
③U-I圖線如圖所示，3.0，0.60Ω．
保護電阻；增大電源等效內阻，使調節時兩電表示數變化明顯．

『陸』 某同學用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恆定律，他將兩物塊A和B用輕質細繩連接並跨過輕質定滑輪，B下端連

（1）計數點5的瞬時速度v5＝

x46

2T

＝

(21.60+26.40)×10?2

0.2

m/s=2.4m/s；則系統動能的增加量△Ek＝

1

2

(mA+mB)v52=

1

2

×0.4×2．42＝1.15J．
系統重力勢回能的減小量△E_p=（答m_A-m_B）gx=0.2×9.8×（38.4+21.6）×10^-2J=1.18J．
在誤差允許的范圍內，m_A、m_B組成的系統機械能守恆；
（2）根據系統機械能守恆定律得，(mA?mB)gh＝

1

2

(mA+mB)v2，
解得

1

2

v2＝

mA?mB

mA+mB

gh
圖線的斜率k=

mA?mB

mA+mB

g=

5.82

1.20

代入數據得，g=9.7m/s²．
故答案為：（1）1.15，1.18，在誤差允許的范圍內，m_A、m_B組成的系統機械能守恆；
（2）9.7．

『柒』 （1）某同學用如圖甲所示裝置做「驗證機械能守恆定律」的實驗．圖乙為實驗中得到的一條紙帶，在紙帶上用0

（1））①實驗時，松開紙帶與閉合電源開關的合理順序是先閉合電源後開關松開紙帶．
②根據勻變速直線運動中時間中點的速度等於該過程中的平均速度可知，知道3、5兩點之間的距離可以計算出4點的速度，從而求出4點動能，
知道1、4兩點之間的距離可以計算出重力勢能的變化量．
③由於重物下落的過程中不可避免的要克服阻力做功，因此機械能越來越小．即原因是實驗中存在阻力
④若採用的重力加速度比本地的重力加速度偏大，相當於物體下落時，受到豎直向下的拉力，根據功能關系可知，除了重力之外的外力做了正功，機械能增大．
即打後一個點時機械能都比打前一個點時機械能大．
（2）①R₀接在電源附近，是為了防止當外部短路時，電源出現短路現象，故此電阻在此起保護作用，保護電源、電表防止短路；
②將（I、U）坐標描在圖象中，用直線將各點相連，如圖所示；

①220v；②AB； ③右； mgs ₁

『玖』 用圖甲所示裝置驗證機械能守恆定律時，所用交流電源的頻率為50Hz，得到如圖乙所示的紙帶．選取紙帶上打出

（1）抄A、為了減小紙帶與限位孔之間的摩擦圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線，A正確．
B、為了保證紙帶在豎直方向做自由落體，實驗前，手應提住紙帶上端，並使紙帶豎直，B正確．
C、實驗時，先接通打點計時器電源再放手鬆開紙帶，故C錯誤．
D、為了減小測量數據h的相對誤差，數據處理時，應選擇紙帶上距離較遠的兩點作為初、末位置，D錯誤．
故選：AB．
（2）重物減少的重力勢能為：
△E_p=mgh=mg（s₀+s₁）=0.1kg×9.8m/s²×（19.00+8.36）×10^-2m≈0.27J
v_c=

s1+s2

4T

=

0.0836+0.0988

0.08

=2.28m/s
（3）他繼續根據紙帶算出各點的速度v，量出下落距離h，並以

v2

2

為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象，
根據

1

2

v2=gh可知，應為過原點的直線，C正確、ABD錯誤．
故選：C
（4）由於阻力的作用重物減小的重力勢能總是略大於增加的動能，這里的阻力主要來源於重物受到的空氣阻力和紙帶與打點計時器之間的摩擦阻力．
故答案為：（1）AB；（2）2.68（2.67～2.69都算對），2.28；（3）C；（4）重物受到空氣阻力或紙帶與打點計時器之間的摩擦阻力

『拾』 某同學用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恆定律，他將兩物塊A和B用輕質細繩連接跨過輕質定滑輪，B下端連接

從O到B的過程中，物塊A、B組成的系統重力勢能減少量為：
△E_p=（m_A-m_B）gh_OB=（150-50）×10^-3×9.8×（38.89+3.91）×10^-2J=0.42J；
B點的速度為：v_B=

xAB+xBC

2T

＝內

0.0391+0.0409

0.04

m/s=2m/s
系統動能增加量為：△容E_k=

1

2

(mA+mB)vB2＝

1

2

×（150+50）×10^-3×2²J=0.40J
因為△E_p≈△E_k
所以由此可得出的結論是：在實驗誤差允許范圍內，系統機械能守恆．
故答案為：0.42；0.40；在誤差允許范圍內，系統機械能守恆．