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1、5.6实 验：验 证 机 械 能 守 恒 定 律 1.实 验 原 理(如 图 所 示)通 过 实 验，求 出 做 自 由 落 体 运 动 物 体 的 重 力 势 能 的 减 少 量 和 对 应 过 程 动 能 的 增 加 量，在 实 验 误 差 允 许 范 围 内，若 二 者 相 等，说 明 机 械 能 守 恒，从 而 验 证 机 械 能 守 恒 定 律.打 点 计 时 器 夹 子 重 物 2.实 验 器 材 打 点 计 时 器、交 变 电 源、纸 带、复 写 纸、重 物、刻 度 尺、铁 架 台(带 铁 夹)、导 线.3.实 验 过 程(1)安 装 器 材：将 打 点 计 时 器 固 定 在
2、铁 架 台 上,用 导 线 将 打 点 计 时 器 与 电 源 相 连.打 纸 带 用 手 竖 直 提 起 纸 带，使 重 物 停 靠 在 打 点 计 时 器 下 方 附 近，先 接 通 电 源,再 松 开 纸 堂，让 重 物 自 由 下 落，打 点 计 时 器 就 在 纸 带 上 打 出 一 系 列 的 点，取 下 纸 带，换 上 新 的 纸 带 重 打 几 条(3 5 条)纸 带.选 纸 带：从 打 出 的 几 条 纸 带 中 选 出 一 条 点 迹 清 晰 的 纸 带.(4)进 行 数 据 处 理 并 验 证.4.数 据 处 理(1)求 瞬 时 速 度 由 公 式。”=券 可 以 计 算
3、 出 重 物 下 落 历、h2、力 3的 高 度 时 对 应 的 瞬 时 速 度 V i。2、.(2)验 证 守 恒 方 案 一：利 用 起 始 点 和 第 点 计 算 代 入 吆 加 和 品 加，如 果 在 实 验 误 差 允 许 的 范 围 内，mg 和 J”。/相 等，则 验 证 了 机 械 能 守 恒 定 律.注 意：应 选 取 最 初 第 1、2 两 点 间 距 离 接 近 2 m m的 纸 带(电 源 频 率 为 50 Hz).方 案 二：任 取 两 点 计 算 任 取 两 点 A、B,测 出 自 B,算 出 算 出 5nM 2的 值.在 实 验 误 差 允 许 的 范 围 内，若
4、 m=3加 办 2,则 验 证 了 机 械 能 守 恒 定 律.方 案 三：图 像 法 测 量 从 第 一 点 到 其 余 各 点 的 下 落 高 度 人 并 计 算 对 应 速 度。，然 后 以 上 2为 纵 轴,以 力 为 横 轴，根 据 实 验 数 据 作 出/2 图 像.若 在 误 差 允 许 的 范 围 内 图 像 是 一 条 过 原 点 且 斜 率 为 区 的 直 线，则 验 证 了 机 械 能 守 恒 定 律.5.注 意 事 项(1)打 点 计 时 器 要 竖 直：安 装 打 点 计 时 器 时 要 竖 直 架 稳，使 其 两 限 位 孔 在 同 一 竖 直 线 上，以 减 小
5、摩 擦 阻 力.(2)重 物 应 选 用 质 量 大、体 积 小、密 度 大 的.(3)应 先 接 通 电 源，让 打 点 计 时 器 正 常 工 作，后 松 开 纸 带 让 重 物 下 落.(4)测 长 度，算 速 度：某 时 刻 的 瞬 时 速 度 的 计 算 应 用 0”=加 亏 Q,不 能 用 外=、2g%”或 Vn=gt来 计 算.(5)此 实 验 中 不 需 要 测 量 重 物 的 质 量.I 教 材 原 型 实 验 例 题 1.在“验 证 机 械 能 守 恒 定 律”实 验 中，小 王 用 如 图 甲 所 示 的 装 置，让 重 物 从 静 止 开 始 下 落，打 出 一 条 清
6、 晰 的 纸 带，其 中 的 一 部 分 如 图 乙 所 示.。点 是 打 下 的 第 一 个 点，A、B、。和。为 另 外 4 个 连 续 打 下 的 点.甲 乙（1）为 了 减 小 实 验 误 差，对 体 积 和 形 状 相 同 的 重 物，实 验 时 选 择 密 度 大 的 理 由 是.（2）已 知 交 流 电 频 率 为 50 Hz,重 物 质 量 为 200 g,当 地 重 力 加 速 度 g=9.80 m/s2,则 从。点 到 C 点，重 物 的 重 力 势 能 变 化 量 的 绝 对 值 公 耳 尸 J、。点 的 动 能 E k c=J（计 算 结 果 均 保 留 3 位 有 效
7、 数 字）.比 较 Eke与 公 团 的 大 小，出 现 这 一 结 果 的 原 因 可 能 是.A.工 作 电 压 偏 高 B.存 在 空 气 阻 力 和 摩 擦 力 C.接 通 电 源 前 释 放 了 纸 带 用 如 图 所 示 的 实 验 装 置 验 证 机 械 能 守 恒 定 律,实 验 所 用 的 电 源 为 学 生 电 源，可 输 出 交 流 电 和 直 流 电.重 锤 从 高 处 由 静 止 开 始 下 落，打 点 计 时 器 在 重 锤 拖 着 的 纸 带 上 打 出 一 系 列 的 点，对 图 中 纸 带 上 的 点 迹 进 行 测 量，即 可 验 证 机 械 能 守 恒 定
8、 律.打 点 计 卷 工 时 器（1）下 列 几 个 操 作 步 骤 中:纸 带 夹 子 重 锤 A.按 照 图 示，安 装 好 实 验 装 置 B.将 打 点 计 时 器 接 到 电 源 的“交 流 输 出”上 C.用 天 平 测 出 重 锤 的 质 量 D.先 释 放 重 锤，后 接 通 电 源，纸 带 随 着 重 锤 运 动，打 点 计 时 器 在 纸 带 上 打 下 一 系 列 的 点E.测 量 纸 带 上 某 些 点 间 的 距 离 F.根 据 测 量 的 结 果 计 算 重 锤 下 落 过 程 中 减 少 的 重 力 势 能 是 否 等 于 增 加 的 动 能 没 有 必 要 的
9、是,操 作 错 误 的 是.（填 步 骤 前 相 应 的 字 母）（2）在 使 用 质 量 为 加 的 重 锤 和 打 点 计 时 器 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 的 实 验 中，在 选 定 的 纸 带 上 依 次 取 计 数 点 如 图 所 示，纸 带 上 所 打 的 点 记 录 了 重 锤 在 不 同 时 刻 的 位 置,那 么 纸 带 的（填“左”或“右”）端 与 重 锤 相 连.设 打 点 计 时 器 的 打 点 周 期 为 T,且“0”为 打 下 的 第 一 个 点，当 打 点 计 时 器 打 点“3”时，重 锤 的 动 能 表 达 式 为，若 以 重 锤 的 运 动 起 点
10、“0”为 参 考 点，当 打 点“3”时 重 锤 的 机 械 能 表 达 式 为.如 图 甲 所 示 是 用“落 体 法”验 证 机 械 能 守 恒 定 律 的 实 验 装 置（g 取 9.80 m/s2）.方 形 固 定 卡 打 点 计 时 器 o h丙（1）选 出 一 条 清 晰 的 纸 带 如 图 乙 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，打 点 计 时 器 通 以 频 率 为 50H z的 交 变 电 流.用 分 度 值 为 1m m的 刻 度 尺 测 得 04=12.41 cm,08=18.90 cm,0 c=
11、27.06 c m,在 计 数 点 A 和 B、8 和 C之 间 还 各 有 一 个 点，重 锤 的 质 量 为 1.00 kg.根 据 以 上 数 据 算 出：当 打 点 计 时 器 打 到 B 点 时 重 锤 的 重 力 势 能 比 开 始 下 落 时 减 少 了 J,此 时 重 锤 的 速 度 0B=m/s,此 时 重 锤 的 动 能 比 开 始 下 落 时 增 加 了 J.（结 果 均 保 留 三 位 有 效 数 字）利 用 实 验 时 打 出 的 纸 带，测 量 出 各 计 数 点 到 打 点 计 时 器 打 下 的 第 一 个 点 的 距 离，算 出 各 计 数 点 对 应 的 速
12、 度 0,然 后 以 为 横 轴、以 5 2 为 纵 轴 作 出 如 图 丙 所 示 的 图 线，图 线 的 斜 率 近 似 等 于.A.19.6 B.9.80 C.4.90图 线 未 过 原 点。的 原 因 是 探 索 创 新 实 验 本 实 验 可 以 从 下 列 几 个 方 面 进 行 创 新 1.速 度 测 量 方 法 的 创 新 由 光 电 门 测 速 度 从 测 量 纸 带 上 各 点 速 度 一 由 频 闪 照 片 测 速 度 由 平 抛 运 动 测 速 度 2.研 究 对 象 的 创 新 从 单 个 物 体 创 新 为 两 个 物 体 组 成 的 系 统，验 证 系 统 在 某
13、 一 过 程 机 械 能 守 恒.3.实 验 目 的 的 创 新 由 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 创 新 为 测 量 弹 簧 的 弹 性 势 能，测 重 力 加 速 度.例 题 2.某 同 学 用 如 图 所 示 的 装 置 验 证 机 械 能 守 恒 定 律。实 验 步 骤 如 下：a.用 电 磁 铁 吸 住 一 个 小 铁 球，将 光 电 门 A 固 定 在 立 柱 上，光 电 门 3 固 定 在 立 柱 上 的 另 一 位 置，调 整 它 们 的 位 置 使 三 者 在 一 条 直 线 内；b.切 断 电 磁 铁 电 源，小 铁 球 开 始 下 落，数 字 计 时 器 测 出 小
14、 铁 球 通 过 光 电 门 A 和 光 电 门 B 的 时 间 分 别 为 以、tB。请 回 答 下 列 问 题:(1)切 断 电 磁 铁 电 源 之 前，需 要 调 节 底 座 螺 丝，使 立 柱,以 确 保 小 铁 球 能 通 过 两 个 光 电 门；(2)实 验 中 还 需 要 测 量 的 物 理 量 是(填 选 项 前 的 字 母)。A.小 铁 球 的 质 量 B.小 铁 球 的 直 径 dC.光 电 门 A、8 间 的 距 离 总 B(3)小 铁 球 经 过 光 电 门 B 时 的 速 度 可 表 示 为(用 测 量 的 物 理 量 表 示)。(4)在 误 差 允 许 范 围 内，
15、若 满 足 关 系 式,即 可 验 证 机 械 能 守 恒(用 测 量 的 物 理 量 和 重 力 加 速 度 g 表 示)。某 物 理 小 组 对 轻 弹 簧 的 弹 性 势 能 进 行 探 究,实 验 装 置 如 图(a)所 示:轻 弹 簧 放 置 在 光 滑 水 平 桌 面 上，弹 簧 左 端 固 定，右 端 与 一 物 块 接 触 而 不 连 接，纸 带 穿 过 打 点 计 时 器 并 与 物 块 连 接.向 左 推 物 块 使 弹 簧 压 缩 一 段 距 离，由 静 止 释 放 物 块，通 过 测 量 和 计 算，可 求 得 弹 簧 被 压 缩 后 的 弹 性 势 能.打 点 计 畔
16、 啰 带 现 块 I I固 定 栓(a)(1)实 验 中 涉 及 下 列 操 作 步 骤:把 纸 带 向 左 拉 直 松 手 释 放 物 块 接 通 打 点 计 时 器 电 源 向 左 推 物 块 使 弹 簧 压 缩，并 测 量 弹 簧 压 缩 量 上 述 步 骤 正 确 的 操 作 顺 序 是(填 入 代 表 步 骤 的 序 号).图(b)中 M 和 L 纸 带 是 分 别 把 弹 簧 压 缩 到 不 同 位 置 后 所 得 到 的 实 际 打 点 结 果.打 点 计 时 器 所 用 交 流 电 的 频 率 为 50 Hz.由 M 纸 带 所 给 的 数 据，可 求 出 在 该 纸 带 对
17、应 的 实 验 中 物 块 脱 离 弹 簧 时 的 速 度 为 m/s.比 较 两 纸 带 可 知,(填“M”或 L”)纸 带 对 应 的 实 验 中 弹 簧 被 压 缩 后 的 弹 性 势 能 大.严：单 位 c m.1.5 1 f L i.89-*2.58 2.57-单 位 cm:“试:1.151 1.5 6 7 1.5 5 7 1.5 4:(b)3为 了 验 证 物 体 沿 光 滑 斜 面 下 滑 的 过 程 中 机 械 能 守 恒，某 学 习 小 组 用 如 图 所 示 的 气 垫 导 轨 装 置(包 括 导 轨、气 源、光 电 门、滑 块、遮 光 条、数 字 毫 秒 计)进 行 实
18、验.此 外 可 使 用 的 实 验 器 材 还 有：天 平、游 标 卡 尺、刻 度 尺.光 电 门 1遮 光 条 超 与 余 光 电 门 n进 气 口 增 块 口 缓 冲 器 套 盛 翡 廷 西 导 轨 U U(1)某 同 学 设 计 了 如 下 的 实 验 步 骤，其 中 不 必 要 的 步 骤 是 在 导 轨 上 选 择 两 个 适 当 的 位 置 A、B 安 装 光 电 门 I、II,并 连 接 数 字 毫 秒 计;用 天 平 测 量 滑 块 和 遮 光 条 的 总 质 量 m；用 游 标 卡 尺 测 量 遮 光 条 的 宽 度 小 通 过 导 轨 上 的 标 尺 测 出 A、8 之 间
19、 的 距 离/；调 整 好 气 垫 导 轨 的 倾 斜 状 态；将 滑 块 从 光 电 门 I左 侧 某 处，由 静 止 开 始 释 放，从 数 字 毫 秒 计 读 出 滑 块 通 过 光 电 门 I、II的 时 间 Afi、用 刻 度 尺 分 别 测 量 A、8 点 到 水 平 桌 面 的 高 度 加、比；改 变 气 垫 导 轨 倾 斜 程 度，重 复 步 骤，完 成 多 次 测 量.(2)用 游 标 卡 尺 测 量 遮 光 条 的 宽 度 d 时，游 标 卡 尺 的 示 数 如 图 所 示，则 d=m m；某 次 实 验 中，测 得 加=11.60 m s,则 滑 块 通 过 光 电 门
20、I 的 瞬 时 速 度。1=m/s(保 留 3 位 有 效 数 字)；尺 m)主(C3d标 游(3)在 误 差 允 许 范 围 内，若 加 一%2=(用 上 述 必 要 的 实 验 步 骤 直 接 测 量 的 物 理 量 符 号 表 示，已 知 重 力 加 速 度 为 g),则 认 为 滑 块 下 滑 过 程 中 机 械 能 守 恒；(4)写 出 两 点 产 生 误 差 的 主 要 原 因：Q C创 新 角 度 实 验 装 置 图 创 新 解 读 实 验 原 理 的 创 新，)，)，.(1)利 用 机 械 能 守 恒 定 律 确 定 弹 簧 弹 性 势 能(2)由 平 抛 运 动 测 量 球
21、的 初 速 度(3)利 用 平 抛 位 移 s弹 簧 压 缩 量 图 线 处 理 数 据 MX七%器(1)利 用 钢 球 摆 动 来 验 证 机 械 能 守 恒 定 律(2)利 用 光 电 门 测 定 摆 球 的 瞬 时 速 度 实 验 过 程 的 创 新 4?金 属 球 光 电 门 8 也 二 接 计 时 器(1)用 光 电 门 测 定 小 球 下 落 到 B 点 的 速 度(2)结 合 一 图 线 判 断 小 球 下 落 过 程 中 机 械 能 守 恒(3)分 析 实 验 误 差 AEp-AEk随 H变 化 的 规 律 气 垫 导 轨 光 即 上 圈%块 遮 光 条 高 码 忸 屋 尺,气
22、 源(1)利 用 系 统 机 械 能 守 恒 代 替 单 个 物 体 的 机 械 能 守 恒(2)利 用 光 电 门 测 算 滑 块 的 瞬 时 速 度 例 题 3.某 同 学 用 如 图 甲 所 示 的 装 置 验 证 机 械 能 守 恒 定 律.一 根 细 线 系 住 钢 球，悬 挂 在 铁 架 台 上，钢 球 静 止 于 A 点.光 电 门 固 定 在 A 的 正 下 方，在 钢 球 底 部 竖 直 地 粘 住 一 片 宽 度 为 的 遮 光 条.将 钢 球 拉 至 不 同 位 置 由 静 止 释 放，遮 光 条 经 过 光 电 门 的挡 光 时 间 t可 由 计 时 器 测 出，取 作
23、 为 钢 球 经 过 A 点 时 的 速 度.记 录 钢 球 每 次 下 落 的 高 度 h 和 计 时 器 示 数 t,计 算 并 比 较 钢 球 在 释 放 点 和 A 点 之 间 的 势 能 变 化 大 小&与 动 能 变 化 大 小 AEk,就 能 验 证 机 械 能 是 否 守 恒.变 化 的 大 小，式 中 钢 球 下 落 高 度 h 应 测 量 释 放 时 的 钢 球 球 心 到 之 间 的 竖 直 距 离.A.钢 球 在 A 点 时 的 顶 端 B.钢 球 在 A 点 时 的 球 心 C.钢 球 在 A 点 时 的 底 端 用&=%计 算 钢 球 动 能 变 化 的 大 小，用
24、 刻 度 尺 测 量 遮 光 条 宽 度，示 数 如 图 乙 所 示，其 读 数 为 cm.某 次 测 量 中，计 时 器 的 示 数 为 0.010 0 s,则 钢 球 的 速 度 为 v=m/s.(3)下 表 为 该 同 学 的 实 验 结 果：AP(X10-2J)4.892 9.786 14.69 19.59 29.38Ak(X10-2 J)5.04 10.1 15.1 20.0 29.8他 发 现 表 中 的 稣 与 AEk之 间 存 在 差 异，认 为 这 是 由 于 空 气 阻 力 造 成 的.你 是 否 同 意 他 的 观 点？请 说 明 理 由.(4)请 你 提 出 一 条 减
25、 小 上 述 差 异 的 改 进 建 议.着 型 1在“验 证 机 械 能 守 恒 定 律”实 验 中，利 用 重 物 拖 着 纸 带 自 由 下 落 通 过 打 点 计 时 器 并 打 出 一 系 列 的 点，对 纸 带 上 点 迹 进 行 测 量，经 过 数 据 处 理 即 可 验 证 机 械 能 守 恒 定 律。（1）在 实 验 过 程 中，下 列 说 法 正 确 的 是 oA.实 验 时 应 先 接 通 打 点 计 时 器 的 电 源 再 释 放 纸 带 B.实 验 时 纸 带 与 打 点 计 时 器 的 两 个 限 位 孔 要 在 同 一 竖 直 线 上 C.打 点 计 时 器、天
26、平 和 刻 度 尺 是 本 实 验 中 必 须 使 用 的 测 量 仪 器 D.实 验 中 重 物 的 质 量 大 小 不 影 响 实 验 误 差（2）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 甲 所 示。图 中。点 为 打 点 起 始 点，且 速 度 为 零。选 取 纸 带 上 打 出 的 连 续 点，标 上 A、3、C、测 得 其 中、F、G 点 距 打 点 起 始 点。的 距 离 分 别 为 加、例、feo已 知 重 物 的 质 量 为 相，当 地 重 力 加 速 度 为 g,打 点 计 时 器 的 打 点 周 期 为 兀 为
27、 验 证 此 实 验 过 程 中 机 械 能 是 否 守 恒，需 要 计 算 出 从 打 下。点 到 打 下 厂 点 的 过 程 中，重 物 重 力 势 能 减 少 量=，动 能 增 加 量 A E k=o（用 题 中 所 给 字 母 表 示）（3）利 用 该 装 置 还 可 以 测 量 当 地 的 重 力 加 速 度，某 同 学 的 做 法 是 以 各 点 到 起 始 点 的 距 离/为 横 坐 标，以 各 点 速 度 的 平 方 为 纵 坐 标，建 立 直 角 坐 标 系，用 实 验 测 得 的 数 据 绘 制 出 一。图 像，如 图 乙 所 示。由 一 图 像 求 得 的 当 地 重 力
28、 加 速 度 g=m/s2o（结 果 保 留 3位 有 效 数 字）“落 体 法”是 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 的 主 要 方 法 之 一（如 图 甲），某 次 操 作 得 到 了 如 图 乙 所 示 的 纸 带，已 知 打 点 周 期 为 八 重 锤 的 质 量 为 根，依 次 测 出 了 各 计 时 点 到 第 一 个 计 时 点 o 的 距 离 如 图 乙 所 示，请 回 答 下 列 问 题:乙 墨 粉 纸 盘 丙（1）打 A 点 时 重 锤 的 速 度 表 达 式=0 若 己 经 计 算 出 A 点 和 E 点 的 速 度 分 别 为 内、VE,并 且 选 取 A 到 E的
29、过 程 进 行 机 械 能 守 恒 定 律 的 验 证，则 需 要 验 证 的 关 系 式 为（2）如 果 某 次 实 验 时，发 现 重 力 势 能 的 减 小 量 比 动 能 的 增 加 量 大 很 多，出 现 这 种 现 象 的 原 因 可 能 是 oA.重 物 质 量 测 量 得 不 准 确 B.因 为 阻 力 的 作 用，所 以 实 验 误 差 很 大，但 也 能 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 成 立 C.打 点 计 时 器 两 个 限 位 孔 不 在 同 一 条 竖 直 线 上，摩 擦 力 或 阻 力 太 大 导 致 的 D.实 验 时 出 现 了 先 放 纸 带，后 接 通
30、 电 源 这 样 的 错 误 操 作 例 题 4.在“验 证 机 械 能 守 恒 定 律”的 实 验 中，一 实 验 小 组 让 小 球 从 自 倾 角 为 30。的 斜 面 上 滑 下，用 频 闪 相 机 记 录 了 小 球 沿 斜 面 下 滑 的 过 程，如 图 所 示，测 得 8、C、D、E 到 A 的 距 离 分 别 为 xi、X2、浜、必，已 知 相 机 的 频 闪 频 率 为 力 重 力 加 速 度 为 g=9.8m/s2.AC 生 9D月（D 小 球 经 过 位 置 D 时 的 速 度 VD=.选 取 A为 位 移 起 点，根 据 实 验 数 据 作 出*%图 线，若 图 线 斜
31、 率 k=,则 小 球 下 滑 过 程 机 械 能 守 恒.若 改 变 斜 面 倾 角 进 行 实 验，请 写 出 斜 面 倾 角 大 小 对 实 验 误 差 的 影 响:I某 活 动 小 组 利 用 图 甲 装 置 验 证 机 械 能 守 恒 定 律。钢 球 自 由 下 落 过 程 中，先 后 通 过 光 电 门 A、B,计 时 装 置 测 出 钢 球 通 过 A、8 的 时 间 分 别 为 兄 tB,用 钢 球 通 过 光 电 门 的 平 均 速 度 表 示 钢 球 球 心 通 过 光 电 门 的 瞬 时 速 度。测 出 两 光 电 门 间 的 距 离 为，钢 球 直 径 为。，当 地 的
32、 重 力 加 速 度 为 g。用 2 0 分 度 的 游 标 卡 尺 测 量 钢 球 的 直 径，如 图 乙 所 示，钢 球 直 径 D=_Cm；(2)用 所 测 的 物 理 量 符 号 表 达 出 小 球 运 动 的 加 速 度 a=(3)要 验 证 机 械 能 守 恒 定 律，只 要 比 较；A.9 T)与 g/z是 否 相 等 B.0 2 c)与 28 是 否 相 等 C.加 g/7是 否 相 等(4)实 际 钢 球 通 过 光 电 门 的 平 均 速 度(选 填“大 于”或“小 于”)钢 球 球 心 通 过 光 电 门 的 瞬 时 速 度，此 误 差 _(选 填 能”或“不 能”)通
33、过 增 加 实 验 次 数 减 小；下 列 做 法 中，可 以 减 小“验 证 机 械 能 守 恒 定 律”实 验 误 差 的 是 OA.选 用 质 量 大 体 积 小 的 球 B.减 小 小 球 下 落 初 位 置 与 光 电 门 A 的 高 度 差 C.适 当 增 大 两 光 电 门 的 高 度 差。D.改 用 10分 度 的 游 标 卡 尺 测。的 大 小 G国 6 3红 外 线 发 射 器、接 收 器 可 记 录 小 球 的 挡 光 时 间.小 明 同 学 进 行 了 如 下 操 作:I发 射 器 卜 亍-红 外 圜 时 间 喝 寂 甲 1()151 接 收 器 I(1)用 螺 旋 测
34、 微 器 测 小 球 的 直 径 如 图 乙 所 示，则 小 球 的 直 径 为 mm.(2)该 小 球 质 量 为 加、直 径 为 d.现 使 小 球 从 红 外 线 的 正 上 方 的 高 度 处 自 由 下 落，记 录 小 球 挡 光 时 间 t,已 知 重 力 加 速 度 为 g,则 小 球 下 落 过 程 中 动 能 增 加 量 的 表 达 式 为;重 力 势 能 减 少 量 的 表 达 式 为(用 所 给 字 母 表 示).(3)改 变 小 球 下 落 高 度 人 多 次 重 复 实 验，发 现 小 球 动 能 的 增 加 量 总 是 小 于 重 力 势 能 的 减 少 量，你 认
35、 为 可 能 的 原 因 是 _(至 少 写 出 一 条).例 题 5.某 同 学 利 用 如 图 甲 所 示 的 装 置”验 证 机 械 能 守 恒 定 律”，其 中 检 是 四 分 之 一 圆 弧 轨 道，。点 为 圆 心，半 径 为 L,圆 弧 的 最 低 点 A 与 水 平 面 之 间 的 高 度 为 H.实 验 时 将 一 可 看 作 质 点 的 小 球 从 圆 弧 上 某 点 由 静 止 释 放，量 出 此 时 小 球 与 圆 心 连 线 偏 离 竖 直 方 向 的 角 度 夕 当 小 球 滑 到 圆 弧 最 低 点 A 时 将 水 平 抛 出，用 刻 度 尺 测 出 小 球 平
36、抛 的 水 平 距 离 s.忽 略 所 有 摩 擦 及 阻 力，当 地 重 力 加 速 度 为 g,试 分 析 下 列 问 题：o甲 乙（1）小 球 在 A 点 时 的 水 平 速 度 为 0=（用 题 给 字 母 表 示）.保 持 其 他 条 件 不 变，只 改 变。角，得 到 不 同 的 s值，以 S2为 纵 坐 标，以 cos。为 横 坐 标 作 图，如 图 乙 中 的 图 线 a 所 示.另 一 同 学 重 复 此 实 验，得 到 的$2cos。图 线 如 图 乙 中 的 图 线 8 所 示，两 图 线 不 重 合 的 原 因 可 能 是.A.两 同 学 选 择 的 小 球 质 量 不
37、 同 B.圆 弧 轨 道 的 半 径 L 不 同 C.圆 弧 的 最 低 点 A 与 水 平 面 之 间 的 高 度 H 不 同 G国 定 用 如 图 甲 所 示 的 实 验 装 置 验 证 如、22组 成 的 系 统 机 械 能 守 恒.加 2从 高 处 由 静 止 开 始 下 落，如 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.图 乙 给 出 的 是 实 验 中 获 取 的 一 条 纸 带，0 是 打 下 的 第 一 个 点，每 相 邻 两 计 数 点 间 还 有 4 个 点（图 中 未 标 出
38、），所 用 电 源 的 频 率 为 50 Hz.已 知 见=50 g、加 2=150g.贝（结 果 均 保 留 两 位 有 效 数 字）（1）在 纸 带 上 打 下 计 数 点 5 时 的 速 度 V 5=m/s；（2）在 打 下 0 点 到 打 下 计 数 点 5 的 过 程 中 系 统 动 能 的 增 加 量 A E k=J,系 统 重 力 势 能 的 减 少 量 A E p=J；（当 地 的 重 力 加 速 度 g 取 10 m/s2）（3）若 某 同 学 作 出*2/?图 像 如 图 丙 所 示，则 当 地 的 重 力 加 速 度 8=m/s2.某 物 理 兴 趣 小 组 发 现 直
39、接 利 用“落 体 法”进 行 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 实 验 时，由 于 物 体 下 落 太 快，实 验 现 象 稍 纵 即 逝。为 了 让 实 验 时 间 得 以 适 当 延 长，设 计 了 如 图 甲 所 示 的 实 验 方 案，把 质 量 分 别 为 加、侬 加 加 2）的 两 物 体 通 过 一 根 跨 过 定 滑 轮（质 量 可 忽 略）的 细 线 相 连 接，m2的 下 方 连 接 在 穿 过 打点 计 时 器 的 纸 带 上。首 先 在 外 力 的 作 用 下 两 物 体 保 持 静 止，开 启 打 点 计 时 器,g打 点 计 时 器 稳 定 后 释 放 m和 机
40、 2。甲（1）为 了 完 成 实 验，需 要 的 测 量 工 具 除 了 天 平，还 有 o（2）图 乙 是 一 条 较 为 理 想 的 纸 带，。点 是 打 点 计 时 器 打 下 的 第 一 个 点，计 数 点 间 的 距 离 如 图 乙 所 示。两 相 邻 计 数 点 间 时 间 间 隔 为 T,重 力 加 速 度 为 g（题 中 所 有 物 理 量 符 号 都 用 国 际 单 位）。）。1 2 3 4 5 T O（j=B-h2-h3；-d乙 在 纸 带 上 打 下 记 数 点“5”时 物 体 的 速 度 V5=（用 题 给 物 理 量 符 号 表 示）；在 打 计 数 点“0”到 打
41、计 数 点“5”过 程 中，如、加 2 系 统 重 力 势 能 减 少 量 AEp=（用 题 给 物 理 量 符 号 表 示），再 求 出 此 过 程 中 系 统 动 能 的 增 加 量,即 可 验 证 系 统 机 械 能 是 否 守 恒。翳 藉 境 缘 合 提 开 练 1.某 物 理 兴 趣 小 组 采 用 了 如 图 甲 所 示 的 实 验 装 置 验 证 机 械 能 守 恒 定 律。装 置 中 包 括 一 个 定 滑 轮、细 线、标 尺、秒 表、质 量 分 别 为 M 和 机 的 两 个 物 块，M 的 质 量 比?的 质 量 大，当 地 重 力 加 速 度 为 g,细 线 足 够 长。
42、图 甲（1）实 验 开 始 时，用 手 先 托 住M,使“和 加 均 保 持 静 止。某 时 刻，释 放 M,则 M 加 速 下 降，加 加 速 上 升，用 标 尺 测 出 M 下 降 的 高 度 为，用 秒 表 测 出 M 下 降 高 度 所 用 的 时 间 为 九 则 根 据 以 上 实 验 测 量 数 据，求 得 M 和 机 组 成 的 系 统 在 此 过 程 中 重 力 势 能 减 少 量 为%=（用 M、加、g、。表 示），系 统 动 能 增 加 量 为 瓦=（用 M、m、h、，表 示）。（2）经 过 多 次 实 验，获 取 多 组 精 确 数 据，做 出 万-产 图 像 如 图 乙
43、 所 示，图 像 斜 率 为 k,则 重 力 加 速 度 为 8=。（用 M、m、k 表 示）（3）经 过 多 次 实 验，获 取 多 组 精 确 数 据，经 检 查 没 有 出 现 实 验 错 误，却 发 现 系 统 重 力 势 能 的 减 少 量 总 是 大 于 系 统 动 能 的 增 加 量。请 你 给 出 出 现 这 种 结 论 的 两 种 可 能 原 因：；（2）o2.（1）李 同 学 用 如 图 1 所 示 装 置 验 证 机 械 能 守 恒 定 律”，关 于 该 实 验，下 列 说 法 正 确 的 有（填 序 号）。图 1“6 O y16.14 cmg18.66 cm21.16
44、cm2：A.不 必 测 量 重 锤 的 质 量 23.68 cm26.18 cm图 2B.重 锤 应 从 靠 近 打 点 计 时 器 的 位 置 释 放 C.打 点 计 时 器 应 该 水 平 固 定，保 证 两 个 限 位 孔 的 连 线 水 平 D.由 于 阻 力 的 存 在，所 以 减 少 的 重 力 势 能 实 际 上 比 增 加 的 动 能 小（2）刘 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 0.05s闪 光 一 次，图 2 中 所 标 数 据 为 实 际 距 离，当 地 重 力 加 速 度 g 取 9.8m
45、/s2,小 球 的 质 量 加 为 0.2kg（结 果 均 保 留 三 位 有 效 数 字）由 频 闪 照 片 上 的 数 据 计 算 门 时 刻 小 球 的 速 度 为 V 5=m/s；从 12到 15时 间 内，重 力 势 能 增 量 AE/,=J,动 能 减 少 量&=实 验 得 到 的 结 论 是。3.某 实 验 小 组 利 用 如 图 所 示 装 置 验 证 系 统 的 机 械 能 守 恒 定 律。跨 过 定 滑 轮 的 轻 绳 一 端 系 着 物 块 A,另 一 端 穿 过 中 心 带 有 小 孔 的 金 属 圆 片 C 与 物 块 B 相 连，A和 B 质 量 均 为 M,C 的
46、 质 量 为 心。铁 架 台 上 固 定 一 圆 环，圆 环 处 在 B 的 正 下 方。开 始 时，C 与 圆 环 间 的 高 度 为 3 A、B、C 由 静 止 开 始 运 动，当 B 穿 过 圆 环 时，C 被 搁 置 在 圆 环 上。在 铁 架 台 4、8 处 分 别 固 定 两 个 光 电 门，物 块 B 从 运 动 到 巴 所 用 的 时 间 为，圆 环 距 匕 的 高 度 为 M，6舄 之 间 的 高 度 为 也，重 力 加 速 B 穿 过 圆 环 后 可 以 视 为 做,直 线 运 动;(2)为 了 验 证 系 统 机 械 能 守 恒，该 系 统 应 选 择(选 填 A和 B或
47、“A、B 和 C),则 只 需 等 式.,成 立，即 可 验 证 系 统 机 械 能 守 恒。(用 题 中 所 测 物 理 量 的 符 号 表 示)(3)实 际 做 实 验 时 会 发 现 重 力 势 能 减 少 量 与 系 统 动 能 增 加 量 有 差 别，原 因 可 能 是(不 考 虑 测 量 误 差)4.某 同 学 利 用 图 甲 所 示 的 实 验 装 置 验 证 机 械 能 守 恒 定 律。甲 乙（1）三 个 重 物 的 形 状、体 积 相 同 但 质 量 关 系 为 外 恤 性。为 减 小 空 气 阻 力 对 实 验 的 影 响，纸 带 下 方 悬 挂 的 重 物 应 选 择。（
48、填 写 选 项 字 母）6 6 6（2）正 确 实 验 操 作 后 得 到 图 乙 所 示 的 纸 A B C带。点 为 打 点 计 时 器 打 下 的 第 一 个 点，连 续 点 A、B、C.与。点 之 间 的 距 离 分 别 为 加、比、h3.,若 打 点 计 时 器 的 打 点 周 期 为 T,重 物 的 质 量 为?，重 力 加 速 度 为 g,则 从 打 0 点 到 打 8 点 的 过 程 中，重 物 的 动 能 增 加 量&=,重 力 势 能 减 少 量 耳 产。（用 题 中 字 母 表 示）（3）用 纵 轴 分 别 表 示 重 物 动 能 增 加 量 反 及 重 力 势 能 减
49、少 量/,用 横 轴 表 示 重 物 下 落 的 高 度 人 某 同 学 在 同 一 坐 标 系 中 做 出 了 A E k i 和 图 像，如 图 丙 所 示。由 于 重 物 下 落 过 程 中 受 阻 力 作 用，可 知 图 线（填”或）表 示/-/?图 像。产）5.为 验 证 机 械 能 守 恒 定 律，某 物 理 兴 趣 研 究 小 组 采 用 0 h丙 了 如 图 所 示 的 实 验 装 置，装 置 中 包 括 一 个 固 定 的 定 滑 轮、一 个 动 滑 轮、细 线、带 光 电 门 的 标 尺、两 个 质 量 分 别 为 叫、啊 的 物 块，（已 知，电 的 质 量 比 町 的
50、质 量 大 得 多）各 连 接 细 线 彼 此 平 行 竖 直，当 地 重 力 加 速 度 为 g,不 计 滑 轮 的 质 量 和 一 切 阻 力，细 线 足 够 长 且 在 相 互 运 动 时 物 体 均 未 碰 到 地 面 或 滑 轮。实 验 开 始 时，用 手 先 托 住 物 体 吗,使 叫 和%保 持 静 止。某 时 刻，由 静 止 释 放 物 体 吗,则 吗 加 速 下 降，叫 加 速 上 升，通 过 标 尺 测 得 性 物 体 上 的 遮 光 片 8 在 释 放 之 初 距 离 光 电 门 的 高 度 为，已 知 叫 上 的 遮 光 片 b 的 宽 度 为 d、通 过 光 电 门