機能實驗學實驗裝置圖

① 如圖為驗證機械能守恆定律的實驗裝置示意圖．（1）為完成此實驗，除了圖中所示器材，還需要的器材有_____

（1）A、需要刻度尺測量紙帶上兩點間的距離．故A正確
B、通過打點計時器計算時間，故不版需要權秒錶．故B錯誤
C、該實驗可不測質量，因為mgh=

1

2

mv²，即只驗證gh=

1

2

v²即可，故C錯誤
D、打點計時器應該與交流電源連接．故D正確
故選：AD．
（2）不贊同，在驗證機械能守恆的實驗中，由於存在阻力物體實際下落的加速度小於重力加速度，所以不應當用重力加速度g來表示某位置的速度，
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，可以求出打紙帶上點時小車的瞬時速度大小，即υ=

S3+S4

2T

．
故答案為：（1）AD（2）不贊同，υ=

S3+S4

2T

② DIS實驗是利用現代信息技術進行的實驗．學生實驗「用DIS研究機械能守恆定律」的裝置如圖（a）所示，某組

①小球高度下降，故小球的重力勢能應減小，動能增大，但總機械能不變，故版乙圖表示重力勢能的變化；權 丙圖表示動能的變化，甲圖表示機械能的變化；
②實驗中用DIS測出的應為小球在各點時的動能，故應用到光電門感測器，而小球充當檔光片的作用；
③由圖可知，動能與勢能的和近似與機械能相等，故說明在誤差允許的范圍內，在只有重力做功的情況下，小球的機械能守恆．
故答案為：（1）乙、丙、甲； （2）擋光片（或遮光片、遮光板），光電門感測器（或光電門、光電感測器）；
（3）在誤差允許的范圍內，在只有重力做功的情況下，小球的機械能守恆．

③ 用打點計時器「驗證機械能守恆定律」的實驗裝置如圖所示．（1）實驗中______（填「需要」或「不需要」）

（1）因為我們是比較mgh、

1

2

mv²的v小關系，故m可約去比較，不需要用天平．
（2）應將回電火花打點計時答器接到220V交流電源；
（q）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v的誤差．
（q）從圖上看出，打點計時器先打出小點，與重物相連的紙帶一端在實驗時是處於下端，也就是計時器先打點的位置，所以紙帶的左端與重物相連．
利用勻變速直線運動的推論
v_q=

62q

t2q

=

sq?s2

2T

E_kq=

1

2

mv_q²=

m(sq?s2)2

8T2

（六）以重物的運動起點小為參考點，q點的重力勢能等於E₇=-mgh=-mgs_q ，在誤差允許范圍內，減小的重力勢能等於增加的動能（m

(sq?s2)2

8T2

=mgs_q），就可驗證機械能守恆．
故答案為：（1）不需要；（2）220V交流；（q）接通電源；（q）左端，

m(sq?s2)2

8T2

；&nbs7;（六）在誤差允許范圍內，減小的重力勢能等於增加的動能．

④ 如圖甲為「驗證機械能守恆定律」的實驗裝置示意圖，在實驗中，已知電磁打點計時器工作周期T=0.02s，自由

①從紙帶上抄可以看出0點為襲打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，所以應該先打出0點，而與重物相連的紙帶在下端，應該先打點．所以紙帶的左端應與重物相連．
②根據在勻變速直線運動中某段時間內的平均速度等於中間時刻的瞬時速度，可得：
v_B=

xAC

2T

=

0.256?0.176

2×0.02

=2.0m/s
③重力勢能減小量：△E_p=mgh=0.5×9.8×0.214 J=1.05J；
此過程中物體動能的增加量△E_k=

1

2

mv_B²=

1

2

×0.5×2²=1.0 J
故答案為：①左；②2.0；③1.05；1.0

⑤ 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．

⑥ 如圖為驗證機械能守恆定律的實驗裝置示意圖．（1）實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬

（1）該實驗是驗證機械能守恆定律的實驗．因為我們知道自由落體運動只受重力，機械專能就守恆．如果把屬重物看成自由落體運動，再運用自由落體的規律求解速度，那麼就不需要驗證呢．
其中ABC三項都是運用了自由落體的運動規律求解的，故ABC錯誤．
故選D．
（2）vD＝

xCE

2T

＝

0.2347?0.1574

0.04

m/s=1.925m/s
所以力勢能的減少量△E_P=mgh=0.190；
動能的增加量為△E_K=

1

2

mvD2=0.186
（3）①下落過程中存在阻力作用；②長度的測量時存在誤差；
（4）重力勢能減少量是mgh，增加的動能是

1

2

mv²，v可由紙帶上求出．由mgh=

1

2

mv²，可知

1

2

v²=gh，所以

1

2

v²-h圖線的斜率為g；
（5）根據g=

△x

T2

得：g=

(0.2347?0.1574)?(0.1574?0.0956)

0.042

=9.69m/s²．
故答案為：（1）（D）；（2）0.190；0.186
（3）①下落過程中存在阻力，②長度的測量時存在誤差；
（4）

1

2

v²，h；
（5）9.69

⑦ 學生實驗「用DIS研究機械能守恆定律」的裝置如圖（a）所示，某組同學在一次實驗中，選擇DIS以圖象方式顯

（1）在定來量研究機械能守自恆定律之前需要進行定性研究的實驗，實驗中用到圖中的定位擋片，它的作用是觀察受到阻擋後小球能否擺到另外一側接近釋放時的同一高度．
故選C．
（2）實驗中用DIS測出的應為小球在各點時的動能，故感測器K的名稱是光電門感測器．
（3）小球高度下降，故小球的重力勢能應減小，動能增大，但總機械能不變，故乙圖表示重力勢能的變化； 丙圖表示動能的變化，甲圖表示機械能的變化；
故答案為：（1）C
（2）光電門感測器
（3）乙、丙和甲．