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1、.实验六实验六 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律1在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为 50 Hz,依次打出的点为 0,1,2,3,4n.则：如 用 第 2 点 到 第 6 点 之 间 的 纸 带 来 验 证,必 须 直 接 测 量 的 物 理 量 为_、_、_,必须计算出 的 物 理 量 为 _、_,验 证 的 表 达 式 为_下列实验步骤操作合理的排列顺序是_A将打点计时器竖直安装在铁架台上B接通电源,再松开纸带,让重物自由下落C取下纸带,更换新纸带重新做实验D将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带E选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1
2、,h2,h3hn,计算出对应的瞬时速度v1,v2,v3vnF分别算出错误错误!mv错误错误!和mghn,在实验误差范围内看是否相等解析：要验证从第 2 点到第 6 点之间的纸带对应重物的运动过程中机械能守恒,应测出第 2 点到第 6 点的距离h26,要计算第 2 点和第 6 点的速度v2和v6,必须测出第 1 点到第 3点之间的距离h13和第 5 点到第 7 点之间的距离h57,机械能守恒的表达式为mgh26错误错误!mv错误错误!错误错误!mv错误错误!.实验操作顺序为 ADBCEF.答案：第 2 点到第 6 点之间的距离h26第 1 点到第 3 点之间的距离h13第 5 点到第 7 点之间
3、的距离h57第 2 点的瞬时速度v2第 6 点的瞬时速度v6mgh26错误错误!mv错误错误!错误错误!mv错误错误!ADBCEF2某同学安装如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律此实验中,应当是让重物做_运动,_测出重.物的质量打点计时器所用交流电的频率为50 Hz,该同学选取如图乙所示的一段纸带,对BD段进行研究 求得B点对应的速度vB_m/s,若再求得D点对应的速度为vD,测出重物下落的高度为hBD,则还应计算_与_大小是否相等但该同学在上述实验过程中存在明显的问题安装实验装置时存在的问题是_；研究纸带时存在的问题是_,实验误差可能较大解析：由实验原理知,应让重物在松开手后做自由落体运动
4、；根据机械能守恒,mgh错误错误!m,整理后,得gh错误错误!,所以不需要测量质量B点速度等于AC段的平均速度,vB错误错误!0.19 m/s；根据实验原理知,还应计算错误错误!与ghBD,看两者大小是否相等重物距离桌面太近,会落到桌面上；B、D时间间隔太短,实验误差较大答案：自由落体不需要0.19错误错误!ghBD重物会落在桌面上B、D两点时间间隔过短3.某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律,频闪仪每隔 0.05 s 闪光一次,如图所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表时刻速度2t24.99t34.48t43.98t5.由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速
5、度v5_ m/s.从t2到t5时间内,重力势能增量Ep_ J,动能减少量Ek_ J.在误差允许的范围内,若Ep与Ek近似相等,即可验证了机械能守恒定律由上述计算得Ep_Ek,造成这种结果的主要原因是_.解析：根据在匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,可得v5错误错误!10 m/s3.48 m/s.重力势能的增量Epmgh,代入数据可得Ep2.49 J,动能减少量为Ek错误错误!2mv错误错误!错误错误!mv错误错误!,代入数据可得Ek2.56 J.由计算可得EpEk,主要是由于存在空气阻力答案：3.482.492.56存在空气阻力4某同学用图所示的实验装置验证机械能守恒
6、定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有 20 Hz、30 Hz 和 40 Hz.打出纸带的一部分如图所示该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其他题给条件进行推算若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为_,打出C点时重物下落的速度大小为_,重物下落的加速度大小为_已测得s18.89 cm,s29.50 cm,s310.10 cm；当地重力加速度大小为9.80 m/s,实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为_Hz.解析：利用做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可得打点计时器打出B点时重物下落的速度vB错误错误!错误错误!；打出C点时重物下落的速度vC错误错误!错误错误!.根据加速度的定义,重物下落的加速度大小为a错误错误!f错误错误!.根据题述,重物下落受到的阻力为 0.01mg,由牛顿第二定律得,mg0.01mgma,解.得a0.99g.由错误错误!0.99g,解得f40 Hz.答案：错误错误!错误错误!错误错误!40.