1、简答题 完成下列关于“验证机械能守恒定律”实验的有关问题:
(1)在验证机械能守恒定律时,如果以
为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线应是过坐标原点的直线就能验证机械能守恒定律,其斜率等于______.
(2)在做“验证机械能守恒定律”的实验时,用打点计时器打出纸带如图所示,其中A点为打下的第一个点,0、1、2…为连续的计数点.现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6,已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T.根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔,可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为______(逐差法),在打5号计数点时,纸带运动的瞬时速度大小的表达式为______.
参考答案:(1)物体下落时初速度为零,根据机械能守恒可知:mgh=12mv2,即v22=gh,故若以v22为纵轴,以h为横轴,图线是过原点的直线,其斜率大小等于重力加速度.
故答案为:重力加速度g.
(2)根据逐差法有:a1=s4-s13T2
a2=s5-s23T2
a3=s6-s33T2
a=a1+a2+a33=(s6+s5+s4-s3-s2-s1)9T2
根据匀变速直线运动的规律可知打5号计数点时速度大小为:
v5=s6+s52T
故答案为:(s6+s5+s4-s3-s2-s1)9T2,(s6+s5)2T.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 在“验证机械能守恒定律”的实验中有关重锤的质量,下列说法中正确的是
A.应选用质量较大的重锤,使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力
B.应选用质量较小的重锤,使重锤的惯性小一些,下落时更接近于自由落体运动
C.不需要称量重锤的质量
D.必须称量重锤的质量,而且要估读到0.01 g
参考答案:AC
本题解析:本实验依据的原理是用重锤自由下落验证机械能守恒定律,因此重锤的质量应取得大一些,以使系统所受的阻力和重锤的重量相比可以忽略不计,以保证系统做自由落体运动.对自由落体来说,物体的机械能守恒,即重力势能的减小等于其动能的增加.设物体质量为m,下落距离h时的速度为v,则有mv2=mgh,约去m后,有v2=2gh,分别计算对应的v2和2gh,即可验证机械能守恒定律是否成立.
思路分析:本实验依据的原理是用重锤自由下落验证机械能守恒定律,因此重锤的质量应取得大一些,以使系统所受的阻力和重锤的重量相比可以忽略不计,以保证系统做自由落体运动.对自由落体来说,物体的机械能守恒,即重力势能的减小等于其动能的增加.
试题点评:本题考查了机械能守恒实验的原理,即重力势能的减小等于其动能的增加.
本题难度:简单
3、实验题 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律,所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。如图所示,其中O是起始点,A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点,打点计时器所用电源的频率为f=50 Hz。某同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离,并记录在图中(单位:cm)。(重力加速度为g )
(1)这五个数据中不符合有效数字读数要求的是____________(填“A”、“B”、“C”、“D”、“E”)点读数。
(2)该同学用重锤在OC段的运动来验证机械能守恒定律,OC段距离用h来表示,他用计算与C点对应的重锤的瞬时速度,得到动能的增加量,这种做法____________(填“对”或“不对”),如果这种做法不对,则正确的计算公式是vC=____________。(用题中字母表示)?
(3)如O点到某计数点之间的距离用s表示,该点对应的重锤的瞬时速度为v,则实验中要验证的等式为____________。
参考答案:(1)B
(2)不对,
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 下列情况中,运动物体机械能一定守恒的是
A.物体所受的合外力为零
B.物体不受摩擦力
C.物体受到重力和摩擦力
D.物体只受重力
参考答案:D
本题解析:
本题难度:困难
5、简答题 在“验证机械能守恒定律”的一次实验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出五系列的点,如上图所示(相邻记数点时间间隔为0.02s):(g取9.8m/s2,结果保留二位有效数字)
(1)纸带的______(用字母表示)端与重物相连;
(2)打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=______m/s;
(3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△EP=______J,此过程中物体动能增加量△Ek=______J;
(4)以h为横轴,v2/2为纵轴画v2/2-h图象为过原点的一条直线,其斜率为______.
(5)一般计算中△Ek小于△EP,原因是重物在下降过程中受到空气阻力和______.
参考答案:(1)物体做加速运动,因此点距越来越大,故纸带的P端与重物相连.
故答案为:P.
(2)中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小:
vB=xAC2T=0.98m/s
故答案为:0.98.
(3)O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是:△EP=mghOB=0.49J;
因此动能的增量为:△EK=12mv2B=0.48J
故答案为:0.49,0.48.
(4)根据mgh=12mv2得:
v22=gh,因此在v22与h的图线为过原点的直线,斜率表示重力加速度的大小,由于物体下落的过程中不可避免的受到阻力作用,因此动能的增加量小于势能的减小量.
故答案为:重力加速度,纸带跟限位孔间的摩擦阻力.
本题解析:
本题难度:一般