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機械能守恆實驗裝置好壞

 發布時間：2024-04-18 05:25:08

A. 某同學做「驗證機械能守恆定律」實驗裝置如圖所示．（1）在做「驗證機械能守恆定律」實驗時，除了電磁打

（1）在實驗中需驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質量可以約去，所以不需要天平或彈簧秤，打點計時器可以測量時間，所以不需要秒錶，在實驗中需運用刻度尺測量點跡間的距離，從而求出瞬時速度以及重物下降的高度．故選：C．
（2）A、將打點計時器接到電源的交流輸出端上．故A錯誤．
B、實驗前，手應提住紙帶上端，並使紙帶豎直，重物應緊靠打點計時器．故B錯誤．
C、實驗中，應先接通電源，再釋放紙帶．故C正確．
D、根據h=

1
2
gt2＝
1
2
×10×0.022m＝2mm，知取點跡清晰的且第一、二連續兩點間的距離約為2mm的紙帶測量誤差較小．故D正確．
故選：CD．
（3）一般情況下物體動能的增加量小於重力勢能的減少量，是因為存在阻力作用，部分能量轉化為內能．故選：D．
故答案為：（1）C（2）C、D，（3）D

B. 驗證加速度與力質量的關系實驗裝置為什麼不能用來驗證機械能守恆定律

能用來驗證機械能守恆定律如下：

主要是因為誤差的存在。具體的說一般的加速度與質量的關系實驗裝置存在小車與木板間的摩擦，和紙帶與打點計時器之間的摩擦以及空氣阻力，平衡摩擦阻力並不能減少實驗誤差。

因為即使平衡了摩擦力，摩擦力依然存在，系統機械能必然要損失，所以對實驗結果肯定有影響。就是因為這種誤差的存在，一般不會用於機械能守恆定律，所以在教材中驗證機械能守恆定律所用的裝置就是讓重物做自由落體運動。

能量守恆的特點：

不同形式的能量之間可以通過物理效應或化學反應而相互轉化。對應於物質的各種運動形式，能量有各種不同的形式。在機械運動中表現為物體或體系整體的機械能，如動能、勢能等。在熱現象中表現為系統的內能，它是系統內各分子無規運動的動能、分子間相互作用的勢能、原子和原子核內的能量的總和，但不包括系統整體運動的機械能。

對於熱運動的內能（舊稱熱能），人們是通過它與機械能的相互轉換而認識的（見熱力學第一定律）。各種場也具有能量。

C. （1）如圖1為「驗證機械能守恆定律」的實驗裝置，下列哪些說法是正確的______A．實驗時應選用密度大體積

（1）A．實驗時應選用密度大體積小，並且下端有橡膠墊的重錘，可以減小空氣阻力的影響，故A正確
B．實驗時，應該先接通電源，再松開紙帶讓重錘下落，故B錯誤
C．根據h=

1
2
gt2=
1
2
×10×（0.02）2=2mm，要選用第1、2點間距離接近2mm的紙帶，故C正確
D．由於阻力的影響，產生內能，根據能量守恆定律知，實驗結果總是動能的增量略小於重力勢能的減小量，故D錯誤
E．用夾子夾住紙帶上端避免手提紙帶因抖動而造成摩擦的增大，故E正確
故選：ACE．
（2）①減小的重力勢能等於重力所做功大小，因此有：△Ep=mgh=1.91J
②打點周期T0=0.02s，根據勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等於該過程中的平均速度有：
vB=
XAC
tAC
=
0.2805?0.125
4×0.02
=1.944m/s
重錘下落到B點時增加的動能為△Ek=
1
2
m
v
2

D. 如圖為某同學「驗證機械能守恆定律」的實驗裝置示意圖．現有的器材為：帶鐵夾的鐵架台、電磁打點計時器、

（1）打點計時器需接0～12V的交流電源，測量瞬時速度以及下降的距離需要米尺．打點計時器可以測量時間，不需要秒錶．故選AD．
（2）重力勢能的減小量△E p =mgx 2 =0.5×9.8×0.4001J=1.96J．
B點的瞬時速度 v B =
x 1
2T
=
0.0384
0.04
m/s=0.96m/s ， v E =
x 3
2T
=
0.1180
0.04
m/s=2.95m/s ，則動能的增加量 △ E K =
1
2
m( v E 2 - v B 2 ) =
1
2
×0.5×(2.9 5 2 -0.9 6 2 )≈1.95J ．
（3）結論是在誤差允許的范圍內，重錘下落過程中減少的重力勢能等於它增加的動能．
（4）實驗產生誤差的原因是紙帶與打點計時器之間有摩擦．
故答案為：（1）AD（2）1.96，1.95
（3）在誤差允許的范圍內，重錘下落過程中減少的重力勢能等於它增加的動能，或重錘在下落過程中的機械能守恆．
（4）紙帶與打點計時器之間有摩擦，重錘下落過程中受到空氣阻力等．

E. （1）驗證機械能守恆定律的實驗裝置如圖甲所示．①安裝打點計時器時，應使打點計時器的平面處在______平

（1）①安裝打點計時器時，應使打點計時器的平面處在豎直平面內，且兩個紙帶限位孔的連線處在豎直方向上．
②重錘下落時做勻加速直線運動，物體在B點的速度vB=

AC
2T
=
h3?h1
2T
，故乙同學的計算方法符合實驗要求．
③重錘在下落過程中由於紙帶與限位孔間存在阻力、重錘受到空氣阻力作用，重錘下落過程中要克服阻力做功，
機械能有損失，使實驗存在誤差，則本實驗中產生系統誤差的主要原因是：重錘下落過程中受到阻力作用．
（2）①選擇開關旋至直流2.5V檔，由圖示多用電表可知，多用電表分度值是0.5V，多用電表示數是1.45V；
②變阻器的滑動頭向右滑動時，其電阻值變大，滑動變阻器應接左下接線柱，
根據實驗電路圖連接實物電路圖，如圖1所示；
③用直線把坐標系中各點連接起來，得到U-I圖象，如圖2所示；由圖象可知，
圖象與縱軸交點是1.5V，則電源電動勢E=1.5V，電源內阻r=
△U
△I
=
1.50V?1.10V
0.34A
≈1.2Ω；
過2、3兩點作直線如圖2所示，由圖可知，由2、3兩組數據求出的電動勢與電源內阻均小於由圖象求出的電動勢與內阻．

故答案為：（1）①豎直；豎直；②乙；③重錘下落過程中受到阻力作用；
（2）①1.45②實物電路圖如圖1所示；③圖象如圖2所示；1.5；1.2；偏小；偏小．

F. 驗證機械能守恆定律實驗中,為什麼重錘質量選用得大些,有利於減少誤差

在大部分的試驗中需要較大的質量或慣性來克服阻力 並減小誤差
所以重錘大些 摩擦消耗的能量占總能量的比例較小 所以更為准確
若驗證 可選用小重錘實驗 結果與大重錘實驗有誤差 並且較大

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