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用如圖甲所示裝置驗證機械能

 發布時間：2025-02-10 09:09:48

A. 某同學用如圖甲的裝置驗證機械能守恆定律：（1）安裝打點計時器時，紙帶的兩個限位孔必須處在同一______

①要減小限位孔對紙帶的摩擦阻力，兩個限位孔一定要處在同一條豎直線上；回
②為增加有效點個數，要先答接通電源，後釋放紙帶；
③勻變速運動，速度均勻變化，v3變化大，不在誤差范圍內；
④根據機械能守恆定律，有：mgh=

1
2
mv2，
解得：v2=2gh；
故斜率k=2g，g=
k
2
；
由於阻力的存在，實際加速度偏小，故g值偏小；
故答案為：（1）豎直（2）紙帶（3）v3（4）
k
2
，偏小

B. 某同學用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律．實驗所用的電源為學生電源，可以提供輸出電壓為6V的交

（1）①B：將打點計時器接到電源的「交流輸出」上，故B錯誤，操作不當．
C：因為我專們是比較mgh、

1
2
mv2的大屬小關系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒有必要．
故答案為：C，B．
（2）勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等於該過程中的平均速度，由此可以求出B點的速度大小為：
vB=
xAC
tAC
=
0.2168?0.1431
2×0.02
=1.84m/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，所以應是圖中的C．
故答案為（1）①C；B；
（2）1.84；
（3）C．

C. 某同學利用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律．弧形軌道末端水平，離地面的高度為H．將鋼球從軌道

（1）物體在光滑軌道上下落時，機械能守恆有：mgh=

1
2
mv2 ①
平拋後有：S=v0t ②
H=
1
2
gt2 ③
聯立①②③解得：S2=4Hh．
（2）對比實驗結果與理論計算得到的s2-h關系圖線中發現：自同一高度靜止釋放的鋼球，也就是h為某一具體數值時，理論的s2數值大於實驗的s2數值，根據平拋運動規律知道同一高度運動時間一定，所以實驗中水平拋出的速率小於理論值．所以圖線b是實驗得到的S2-h圖線．
（3）由於客觀上，軌道與小球間存在摩擦，機械能減小，因此會導致實際值比理論值小．小球的轉動也需要能量維持，而機械能守恆中沒有考慮重力勢能轉化成轉動能的這一部分，也會導致實際速率明顯小於「理論」速率．
所以造成上述誤差的可能原因是小球與軌道間存在摩擦力．
故答案為：（1）4Hh．
（2）b．
（3）小球與軌道間存在摩擦力．

D. 用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律，重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點

（1）通過打點計時器計算時間，故不需要秒錶，打點計時器應該與交流電源連接，需要刻度尺測量紙帶上兩點間的距離．故A、D正確，B、C錯誤．
（2）其中操作不當的步驟是：
B、將打點計時器接到電源的「交流」上
C、開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然後再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由於重物運動較快，不利於數據的採集和處理，會對實驗產生較大的誤差，故選BC．
（3）利用勻變速直線運動的推論得：vc＝

xAE
tAE
＝
(s1+s2)f
4

故答案為：（1）AD
（2）BC
（3）
(s1+s2)f
4

E. 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△Ep=（答mA-mB）gx=0.2×9.8×（38.4+21.6）×10-2J=1.18J．
在誤差允許的范圍內，mA、mB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，mA、mB組成的系統機械能守恆；
（2）9.7．

F. 某同學利用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律．（1）請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤

（1）打點計時器不能使用直流電源，應使用交流電源．重物開始釋放時應緊靠打點計時器，否則打不到點或打的點太少．
（2）E點的速度等於DF段的平均速度，所以vE＝

h5?h3
2T
．
故答案為：（1）打點計時器應使用交流電源，重物釋放時應緊靠打點計時器．（2）
h5?h3
2T

G. 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：
△Ep=mgh=mg（s0+s1）=0.1kg×9.8m/s2×（19.00+8.36）×10-2m≈0.27J
vc=

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

H. 某同學利用如圖甲所示的裝置做「驗證機械能守恆定律的實驗」，在本實驗中：（1）現有器材、打點計時器、

（1）在實驗中需要刻度尺測量紙帶上點與點間的距離從而可知道重錘下降的距回離，以及通過紙帶答上兩點的距離，求出平均速度，從而可知瞬時速度．紙帶上相鄰兩計時點的時間間隔已知，所以不需要秒錶．重錘的質量可測可不測，所以不需要秒錶；
實驗中產生誤差的主要原因是摩擦阻力的影響．
（2）重力勢能減小量△Ep=mgh=mg（sE-sA）
利用勻變速直線運動的推論得：
vA=

sB
2T

vE=
sF?sD
2T

動能的增加量為△Ek=
1
2
mvE2-
1
2
mvA2=
m
8T2
[(sF?sD)2-
s
2

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