《5实验验证机械能守恒定律.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5实验验证机械能守恒定律.docx（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、实验:验证机械能守恒定律课后训练提升1 .在验证机械能守恒定律实验中，纸带将被释放瞬间的四种情况如图所示，其中最 合适的是()纸带D答案:D解析:开始释放时，重锤要靠近打点计时器,纸带应保持竖直方向，选项D正确。2 .在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器打点时间间隔为7,某一组同 学得到了一条如图所示的纸带，在填写实验报告时，甲、乙两位同学选择了不同的 数据处理方法：甲同学测出了 C点到第一点0的距离/ioc,利用a2=2g%c计算得到了 C点的速 度，然后验证mN。与;租几2是否相等。乙同学测出了 A、B、C、。各点到第一点0的距离/zoa、hoB、hoc、oo,利用U5二学1C=缺
2、等计算B、C点的速度，然后验证了，叫(/ZOC-/2O8)与:6外2 乙JL乙1乙5加加2是否相等。请你对甲、乙两位同学的做法逐一分析，并对其不合理之处提出完善的解决方 法。答案:见解析解析:本题主要考查学生对验证机械能守恒定律实验原理的理解。甲同学选择从 0到。段验证机械能守恒，计算。点的速度用Uc2=2g/lOG犯了用机械能守恒定律 去验证机械能守恒的错误。计算吠可以选择乙同学选择了从5到2 7。段验证机械能守恒，由于3、。较近造成误差偏大，选择段相对较为合适。3 .某同学设计出如图所示验证机械能守恒定律的实验装置，小球用轻质细绳悬挂 于。点，在。点正下方固定一刀片，并在水平地面上用重锤记
3、录下。点在水平面 的投影，将小球拉至与。等高的水平位置处，绳被拉直，从静止释放小球，当小球到 达。点正下方时,刀片割断细绳，小球做平抛运动,记录下小球的落点。0WI I Lx片0，下列物理量中需要测量的是(填选项前的字母)。A.细绳的长度IB.0点到地面的高度力C.0点在地面的投影到小球落点的水平距离xD.小球的质量m，化简得利用题中的字母，需要验证的等式是 答案: ABC W=4l(h-l) 解析:若小球运动过程中机械能守恒，则有mgh=mg(h-l) +- m2f=4/(-/),由此式可知，要测量的有细绳的长度/、。点到地面的高度爪。点在 地面的投影到小球落点的水平距离羽而小球的质量不需要
4、测量,A、B、C正确。4.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，通过实验数据分析，发现 本实验存在较大的误差。为此改用如图乙所示的实验装置:通过电磁铁控制的小 铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器 (图中未画出)记录挡光时间，用毫米刻度尺测出A8之间的距离九用游标卡尺测 得小铁球的直径重力加速度为g。则小铁球经过光电门时的瞬时速度-如果、八h、g满足关系式Z2二，就可验证机械能守恒定律。比较两个方案，改进后的方案相比原方案最主要的优点是打点计时器一纸带乙答案 之 消除了纸带与打点计时器之间的阻力的影响 t 2gh解析:勿变速直线运动中中间时刻的瞬时速
5、度等于该过程中的平均速度，由此可以求小铁球经过光电门时的瞬时速度由运动学公式v2-2gh得於=2;比较两 t2gh个方案，改进后的方案相比原方案最主要的优点是消除了纸带与打点计时器之间的阻力的影响。5.验证机械能守恒定律的实验采用重锤自由下落的方法。(g取lOmd)用公式酎/二Wg/z时，对纸带上起点的要求是初速度为，为达到此目的，所选择的纸带第一、第二两点间距应接近 O(2)若实验中所用重锤的质量加=1 kg,打点纸带如甲图所示，打点时间间隔为0.02 s,则记录B点时，重锤速度vb=，重锤的动能&b=，从开始下 落起至B点，重锤的重力势能减少量是，因此可得出的结论OABCD/87.817.
6、63；.449.0)单位：mm甲根据纸带算出的相关各点的速度值，量出下落的距离，则以？为纵轴，以为横轴画出的图线应是乙图中的O答案:02 mm(2)0.59 m/s 0.174 J 0.176 J在实验误差允许的范围内,重锤动能的增加量等于重力势能的减少量C解析：(1)初速度为0,所选第一、第二两点接近2 mm。小、XAr(31.4-7.8)X10-3/ 八厂八 /(2)w=- = m/s =0.59 m/s 72T2X0.02EkB=-mvB2=-x 1 x0.592 J=0.174 J2 b 2Ep=mghB=lxlOxl7.6xlO-3 J=0.176 Jo由-可得-ghh.C正确。 2
7、26.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，图中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图表 所示。(当地重力加速度取9.8 rn/s1小球质量冽=0.5 kg,结果均保留三位有效数 字)16.14 cm18.66 cm，4色-21.16 cmk所-23.68 cmG4-26.18 cm时刻t2t3t5速度/(m.s)4.994.483.98(1)由频闪照片上的数据计算/5时刻小球的速度V5=m/s;从t3到15时间内，重力势能增加量AEp=J,动能减少量AEk=J;(3)在误差允许的范围内，满足AEp=A&,即可验证机械能守恒定律
8、。此实验误差 的主要来源是 o答案:3.48 (2)1.95 1.99 (3)空气阻力做负功解析：(1)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，所 以 V5-16 14+18 66x 1 o_2 m/s=3.48 m/so2X0.05从扫到t5时间内，根据重力做功和重力势能的关系，球的重力势能增加量为AEp=g(/i3+/z4)=0.5x9.8x(2L16+18.66)xl(y2 J=L95 J由表格数据可知，打点3时的瞬时速度大小为V3=4.48 m/s球的动能减少量为 AEk=-m(v32 - v52)=-x0-5x(4.48)2-(3.48)2 J=1.99 Jo
9、22由上述计算得*叫,由于球上升过程中,受到空气阻力，导致动能减小的部 分没有全部转化为重力势能。7 .“阿特伍德机”是早期英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名的力学 实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对“阿特伍德机”模型加以改 进后用来验证机械能守恒定律，如图所示。(已知重力加速度为g)光电门实验时，该同学进行了如下操作：将质量均为加的重物A、B(A含挡光片、B含挂钩)用绳连接后,跨放在定滑轮上，处于静止状态。测量出(选填A的上表面”“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离限在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统(重物A、B以及物块C)中的物体 由静止开始运动
10、，光电门记录挡光片挡光的时间为加。测出挡光片的宽度d,计算有关物理量，验证机械能守恒定律。(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的关系式为引起该实验系统误差的主要原因有O (写一条即可)(4)验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能 守恒,不断增大物块C的质量也重物B的加速度a也将不断增大，那么。与小之 间有怎样的定量关系?。随机增大会趋于一个什么值?请你帮该同学解决下列问 题：写出。与根之间的关系式:最终a的值会趋于答案:(1)挡光片中心 绳子有一定的质量(或滑轮与轴之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等)(4)。:喘黑 重力加速度g解析：(2)A经过光电门时，系统的速度大小为 厂，如果系统(重物A、B以及物块 (z2C)的机械能守恒，应满足的关系式为mgh+2m)v2+2m0。(3)引起该实验系统误差的主要原因是绳子有一定的质量、滑轮与轴之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等。(4)对系统受力分析，根据牛顿第二定律可得mg=(m+2根)解得口二7n工7n志。由a-g=%g可知，当不断增大物块C的质量机时，最终a的值会趋于重 m+2mo 1+匕力加速度g。