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第6讲 实验:验证机械能守恒定律 基础巩固 1.(2016 北京朝阳期中,16,12 分)如图 1 所示,是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实 验。所用的打点计时器通以 50 Hz 的交流电。 图1 图2 (1)甲同学按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图 2 所示,其中 O 点为打点计时器打下的第 一个点,A、B、C 为三个计数点,用刻度尺测得 OA=12.41 cm,OB=18.60 cm,OC=27.21 cm,在计数点 A 和 B、 B 和 C 之间还各有一个点。已知重物的质量为 1.00 kg,取 g =9.80 m/s 。在 OB 段运动过程中,重物重 力势能的减少量 Δ Ep= J;重物的动能增加量 Δ Ek= J(结果均保留三位有效数字)。 误差(选填“偶然”或“系统”)。 Δ Ek(选填“大于”、“等于”或“小 2 (2)该实验没有考虑各种阻力的影响,这属于本实验的 由此看,甲同学数据处理的结果比较合理的应当是 Δ Ep 于”)。 (3)乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后,利用纸带测量出了各计 数点到打点计时器打下的第一个点的距离 h,算出了各计数点对应的速度 v,以 h 为横轴,以 v 为纵轴 2 画出了如图 3 所示的图线。由于图线没有过原点,他又检查了几遍,发现测量和计算都没有出现问题,其 原因可能是 。乙同学测出该图线的斜率为 k,如果不计一切阻力,则当地的重力加速度 g k(选填“大于”、“等于”或“小于”)。 图3 (4)丙同学利用该实验装置又做了其他探究实验,分别打出了 4 条纸带①、②、③、④,其中只有一 条是做“验证机械能守恒定律”的实验时打出的。为了找出该纸带,丙同学在每条纸带上取了点迹清晰 的、连续的 4 个点,用刻度尺测出相邻两个点间的距离依次为 x1、x2、x3。请你根据下列 x1、x2、x3 的测 量结果确定该纸带为 。(取 g =9.80 m/s ) 2 ①6.05 cm,6.10 cm,6.06 cm ②4.96 cm,5.35 cm,5.74 cm ③4.12 cm,4.51 cm,5.30 cm ④6.10 cm,6.58 cm,7.06 cm 2.[2016 北京西城一模,21(2)]如图 1 所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自 由下落,利用此装置可“验证机械能守恒定律”。 图1 ①已准备的器材有:打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还 必需的器材是 (只有一个选项符合要求,填选项前的符号)。 A.直流电源、天平及砝码 B.直流电源、刻度尺 C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、刻度尺 ②安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图 2 所示(其中一段 纸带图中未画出)。图中 O 点为打出的起始点,且速度为零。选取在纸带上连续打出的点 A、B、C、D、E、 F、 G 作为计数点。 其中测出 D、 E、 F 点距起始点 O 的距离如图 2 所示。 已知打点计时器打点周期为 T=0.02 s。由此可计算出打 E 点时重物的瞬时速度 vE= m/s(结果保留三位有效数字)。 图2 ③若已知当地重力加速度为 g,代入图 2 中所测的数据进行计算,并将 与 进行比较(用 题中所给字母表示),即可在误差范围内验证,从 O 点到 E 点的过程中机械能是否守恒。 ④ 某同学进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏,找不到打出的起始点 O 了,如图 3 所示。于是 他利用剩余的纸带进行如下的测量:以 A 点为起点,测量各点到 A 点的距离 h,计算出重物下落到各点的速 度 v,并作出 v -h 图像。图 4 中给出了 a、b、c 三条直线,他作出的图像应该是图线 点到起始点 O 的距离为 cm(结果保留三位有效数字)。 2 ;由图像得出,A 图3 图4 ⑤某同学在家里做“验证机械能守恒定律”的实验,他设计的实验装置如图 5 所示,用细线的一端系 住一个较重的小铁锁(可看成质点),另一端缠系在一支笔上,将笔放在水平桌面的边上,用较重的书压 住。将铁锁拉至与桌面等高处(细线拉直),然后自由释放。在笔的正下方某合适位置放一小刀,铁锁经过 时,细线立即被割断,铁锁继续向前运动,落在水平地面上。测得水平桌面高度为 h,笔到铁锁的距离为 l, 笔到铁锁落地的水平距离为 s。若满足 s = 方的过程中机械能守恒。 2 (用 l、h 表示),即可验证铁锁从释放至运动到笔的正下 图5 综合提能 1.(2016 北京朝阳期中,16,12 分)如图 1 所示,是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实 验。所用的打点计时器通以 50 Hz 的交流电。 图1 图2 (1)甲同学按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图 2 所示,其中 O 点为打点计时器打下的第 一个点,A、B、C 为三个计数点,用刻度尺测得 OA=12.41 cm,OB=18.60 cm,OC=27.21 cm,在计数点 A 和 B、 B 和 C 之间还各有一个点。已知重物的质量为 1.00 kg,取 g =9.80 m/s 。在 OB 段运动过程中,重物重 力势能的减少量 Δ Ep= J;重物的动能增加量 Δ Ek= J(结果均保留三位有效数字)。 2 (2)该实验没有考虑各种阻力的影响,这属于本实验的 由此看,甲同学数据处理的结果比较合理的应当是 Δ Ep 于”)。 误差(选填“偶然”或“系统”)。 Δ Ek(选填“大于”、“等于”或“小 (3)乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后,利用纸带测量出了各计 数点到打点计时器打下的第一个点的距离 h,算出了各计数点对应的速度 v,以 h 为横轴,以 v 为纵轴 2 画出了如图 3 所示的图线。由于图线没有过原点,他又检查了几遍,发现测量

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