1. 利用如图l所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验,某次实验中得到如图2所示的纸带.(1)测出点A、C
(1)C点的即时速度等于AC段的平均速度,型轮即: v C =
利用匀变速直线运动的推论△x=at 2 求出物体下落的加速度为: a=
根据牛顿第二定律可以得到mg-f=ma,所以有: f=mg-ma=m(g-a)=1×(9.8-9.75)N=0.05N (2)重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能,说明测量的物体的速度偏大或者是物体的重力势能偏小, A、由重锤下落过程中 mgh=
B、重锤下落时受到的阻力过大,会使没扒物体的速度减小,不会使物体的动能变大,故B错误; C、O、C之间的距离测小小,则导致物体的重力势能偏小,故C正确,D错误; E、交流电源的频率小于50Hz.此时点之间的时间间隔大于0.02s,仍按照0.02s计算时,测量的速度大于真实的数值,导致重锤增加的动能略大于重锤减少枯租昌的重力势能,故F正确,E错误; 故选:CF. 故答案为:(1)3.89,0.05,(2)CF |
2. 验证加速度与力质量的关系实验装置为什么不能用来验证机械能守恒定律
能用来验证机械能守恒定律如下:
主要是因为误差的存在。具体的说一般的加速度与质量的关系实验装置存在小车与木板间的摩擦,和纸带与打点计时器之间的摩擦以及空气阻力,平衡摩擦阻力并不能减少实验误差。
因为即使平衡了摩擦力,摩擦力依然存在,系统机械能必然要损失,所以对实验结果肯定有影响。就是因为这种误差的存在,一般不会用于机械能守恒定律,所以在教材中验证机械能守恒定律所用的装置就是让重物做自由落体运动。
能量守恒的特点:
不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。对应于物质的各种运动形式,能量有各种不同的形式。在机械运动中表现为物体或体系整体的机械能,如动能、势能等。在热现象中表现为系统的内能,它是系统内各分子无规运动的动能、分子间相互作用的势能、原子和原子核内的能量的总和,但不包括系统整体运动的机械能。
对于热运动的内能(旧称热能),人们是通过它与机械能的相互转换而认识的(见热力学第一定律)。各种场也具有能量。
3. 利用图1装置验证机械能守恒定律实验,为验证机械能是否守恒
小题1:9.30
60.00(答案在59.96~60.04之间的,也给分)小题2:
小题3:
或分析:解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.不同的尺有不同的精确度,注意单位问题.光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法.由于光电门的宽度l很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度,从而求出动能.根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.(1)l=9mm+0.05mm×6=9.30mms=80.00cm-20.00cm=60.00cm(2)①由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度.v1=,v2=②根据动能的定义式得:通过光电门1,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能为E
k1=通过光电门2,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能为E
k2=③系统势能的减少△EP=mgh=mgs(3)如果△EP=△E
k=Ek2-Ek1
即重力势能的减小量等于动能的增加量,则可认为验证了机械能守恒定律.故答案为:(1)②9.30
③0.6000(2)①,
②,③mgs
(3)Ek2-Ek1点评:对常见的几种测量长度工具要熟悉运用,并能正确读数.光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法.由于光电门的宽度d很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.
4. 利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验.①除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、导
①要验证钩码动能的增加量与重力势能的增加量是否相等,要刻度尺测量下落的高度,从而算出瞬时速度,在纸带处理时需刻度尺,游标卡尺不适用.用打点计时器来算出所用时间,不需要秒表,对于重锤在下落过程中受到阻力越小越好,则为体积小,质量适中的铁球较好.
故选:AC.
②重力势能减小量:△Ep=mghB;
匀变速直线运动中时间中点瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vB=
hC?hA |
2T |
1 |
2 |
2
5. 某班同学利用图1所示装置进行验证机械能守恒定律的实验.(1)关于本实验下列说法中,正确的有______A.
(1)A、实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体,这样能减少摩擦阻力的影响,故A正确;
C、开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重锤,让它带着纸带一同落下,如果先放开纸带让重物下落,再接通打点计时时器的电源,由于重物运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差,故C错误; D、若纸带上开头打出的几点模糊不清,也可设法用后面清晰的点进行验证,故D正确; 故选:AD. (2)该实验是验证机械能守恒定律的实验.因为我们知道自由落体运动只受重力,机械能就守恒.如果把重物的实际运动看成自由落体运动,再运用自由落体的规律求解速度,那么就不需要验证呢. 其中abc三项都是运用了自由落体的运动规律求解的,故abcC错误. d是运用匀变速直线运动规律求解的,所以正确的是d. 故选:d. (3)重力势能减小量等于△Ep=mgh=0.300×9.8×(0.0442+0.0480)J=0.271 J. 利用匀变速直线运动的推论 vB=
vD=
EkB=
△Ek=EkD-EkB=0.264J 故答案为:(1)AD(2)d(3)0.271 J;0.264J 6. 用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的打点计时器为电火花打点计时器.重锤从高处由静止
(1)B:将打点计时器应接到电源的“交流输出”上,故B错误.
D:开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重锤,让它带着纸带一同落下,如果先放开纸带让重物下落,再接通打点计时时器的电源,由于重物运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差,故D错误. 故选BCD. (2)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用. (3)重锤下落时做匀加速运动,因此由△x=aT2得: a=
故答案为:(1)BCD (2)存在阻力作用(3)a=
7. (1)用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验,打点计时器的打点周期为T,重锤的质量为m.重力加速
(1)①B、将打点计时器应接到交流电源上.
动能EK=
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