某实验小组用落体法验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示。实验中测出重物自由下落的高度及对应的瞬时速度,计算出重物减少的重力势能和增加的动能,然后进行比较,如果两者相等或近似相等,即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题:_______ ;重物增加的动能______ J,当地的重力加速度;(计算结果均保留三位有效数字)
(2)实验时应选用密度稍大的重物,这样做能减小误差的主要原因是______ 。
(1)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带,纸带上的点是起始点,选取纸带上连续的计时点分别标为A、B、C、D,并测出各计时点到点的距离。已知打点计时器所用的电源是频率为的交流电,重物的质量为1.00kg,则从打点计时器打下点到打下点的过程中,重物减少的重力势能
(2)实验时应选用密度稍大的重物,这样做能减小误差的主要原因是
更新时间:2024-01-31 19:46:03
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【推荐1】DIS是由传感器、数据采集器、计算机、实验教学软件构成的数字化实验系统。某实验小组“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。实验时,将摆球(连同遮光片J)每次都从同一位置M下摆,传感器K分别固定在A、B、C、D采集数据,D点为摆球通过的最低点。在一次实验中以图象方式采集数据并分析实验结果,所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示摆球距离D点的高度h,纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E(不计空气阻力)。
(1)图乙中的图像表示摆球重力势能Ep随摆球距离D点的高度h变化关系的图线是___________ (选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(2)摆球在摆动过程中,重力所做功的最大值为___________ J(重力加速度取9.8m/s2)。
(3)从图乙中的图象可以得出本实验的结论是:___________ 。
(1)图乙中的图像表示摆球重力势能Ep随摆球距离D点的高度h变化关系的图线是
(2)摆球在摆动过程中,重力所做功的最大值为
(3)从图乙中的图象可以得出本实验的结论是:
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【推荐2】利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)为完成此实验,除了图中所示器材,还必需的器材有___________ 。
A.刻度尺 B.秒表 C.天平 D.交流电源
(2)在本次实验中,某位同学有如下操作:
①释放悬挂的纸带
②用天平测出重锤的质量
③接通打点计时器的开关
④断开打点计时器的开关
⑤按照图示的装置安装实验器材,将打点计时器接到电源上
⑥测量纸带上某些点间的距离,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
上述操作中,没有必要的操作是___________ (填写操作序号),剩下的操作中,正确的顺序是:___________ 。
(3)在实验中,已知重物质量m=1kg,在纸带上打出一系列的点,O为起点,如图所示(单位为cm,打点时间间隔为0.02s),重力加速度g取9.8m/s2,那么从打O点到打B点的过程中:
①打点计时器打下计数点B时,重物的速度vB=_______ m/s;重物的重力势能减小量ΔEp=________ J,动能变化量ΔEk=________ J。(以上结果均保留两位有效数字)由计算结果可以得到本实验的结论:_______ 。
②大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是___________ 。
(1)为完成此实验,除了图中所示器材,还必需的器材有
A.刻度尺 B.秒表 C.天平 D.交流电源
(2)在本次实验中,某位同学有如下操作:
①释放悬挂的纸带
②用天平测出重锤的质量
③接通打点计时器的开关
④断开打点计时器的开关
⑤按照图示的装置安装实验器材,将打点计时器接到电源上
⑥测量纸带上某些点间的距离,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
上述操作中,没有必要的操作是
(3)在实验中,已知重物质量m=1kg,在纸带上打出一系列的点,O为起点,如图所示(单位为cm,打点时间间隔为0.02s),重力加速度g取9.8m/s2,那么从打O点到打B点的过程中:
①打点计时器打下计数点B时,重物的速度vB=
②大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是
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【推荐3】如图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置,已知重力加速度为g。主要实验步骤如下:
A.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平;
B.测出挡光条的宽度d;
C.将滑块移至图示位置,测出挡光条到光电门的距离l;
D.释放滑块,读出挡光条通过光电门的挡光时间t;
E.用天平称出托盘和砝码的总质量m;
F.……
(1)在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中,系统的重力势能减少了________ 。
(2)挡光条通过光电门的速率为_________ 。
(3)关于本实验,下列说法正确的有_________ 。
A.滑块质量必须远大于托盘和砝码的总质量
B.挡光条宽度越宽,实验越精确
C.调节好的气垫导轨,要保证滑块静止释放后,在不挂托盘时能够单方向缓慢滑行
D.滑块释放的位置离光电门适当远一点,可以减小实验误差
(4)为验证机械能守恒定律,还需要测量的物理量是_________ 。(写出物理量的名称并用符号X表示)
(5)若要符合机械能守恒定律,以上测得的物理量应该满足__________________ 。(用X、g、d、l、t、m表示)
A.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平;
B.测出挡光条的宽度d;
C.将滑块移至图示位置,测出挡光条到光电门的距离l;
D.释放滑块,读出挡光条通过光电门的挡光时间t;
E.用天平称出托盘和砝码的总质量m;
F.……
(1)在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中,系统的重力势能减少了
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A.滑块质量必须远大于托盘和砝码的总质量
B.挡光条宽度越宽,实验越精确
C.调节好的气垫导轨,要保证滑块静止释放后,在不挂托盘时能够单方向缓慢滑行
D.滑块释放的位置离光电门适当远一点,可以减小实验误差
(4)为验证机械能守恒定律,还需要测量的物理量是
(5)若要符合机械能守恒定律,以上测得的物理量应该满足
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【推荐1】利用如图1实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题。
①图2为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一点。分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3…。已知打点计时器的打点周期为T,重锤质量为m,重力加速度为g,可得重锤下落到B点时的速度大小为________ 。
②取打下O点时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep。建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据以上数据在图3中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m,请计算图线Ⅱ的斜率k2=________ J/m(保留3位有效数字)。重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为________ (用k1和k2表示)。
①图2为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一点。分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3…。已知打点计时器的打点周期为T,重锤质量为m,重力加速度为g,可得重锤下落到B点时的速度大小为
②取打下O点时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep。建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据以上数据在图3中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m,请计算图线Ⅱ的斜率k2=
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【推荐2】用自由落体法验证机械能守恒定律,器材安装如图甲所示。
(1)请指出图中有明显错误或不妥之处(只需写出两处):
①_____________________ ;
②_____________________ 。
(2)改进实验中错误及不妥之处后,某同学在实验中获取了一条纸带,如图乙所示:O是打下的第一个点,在纸带上测量四个连续的点A、B、C、D到O点的距离分别为hA、hB、hC、hD。已知打点计时器所用电源的频率为f,重物的质量为m,当地重力加速度为g。则重物由O点运动到C点的过程中,计算重力势能减少量的表达式为=____________ ,计算动能增加量的表达式为=_____________ 。
(3)另一同学选用两个形状相同但质量不同的重物a和b进行实验,测得几组数据,画出的图像如图丙所示,求出图线的斜率k,由图像可知a的质量m1____________ (选填“大于”或“小于”)b的质量m2。
(4)通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验过程中存在各种阻力,已知实验所用重物的质量m2=0.05kg,当地重力加速度g=9.80m/s2,则重物所受的平均阻力=__________ N(结果保留两位小数)。
(1)请指出图中有明显错误或不妥之处(只需写出两处):
①
②
(2)改进实验中错误及不妥之处后,某同学在实验中获取了一条纸带,如图乙所示:O是打下的第一个点,在纸带上测量四个连续的点A、B、C、D到O点的距离分别为hA、hB、hC、hD。已知打点计时器所用电源的频率为f,重物的质量为m,当地重力加速度为g。则重物由O点运动到C点的过程中,计算重力势能减少量的表达式为=
(3)另一同学选用两个形状相同但质量不同的重物a和b进行实验,测得几组数据,画出的图像如图丙所示,求出图线的斜率k,由图像可知a的质量m1
(4)通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验过程中存在各种阻力,已知实验所用重物的质量m2=0.05kg,当地重力加速度g=9.80m/s2,则重物所受的平均阻力=
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【推荐3】在“验证机械能守恒定律”实验中,某小组同学用如图甲所示的装置,让重物从静止开始下落,打出一条清晰的纸带,其中的一部分如图乙所示。O点是打下的第一个点,A、B、C和D为另外4个连续打下的点。
(1)安装打点计时器时要竖直固定,使其两限位孔保持竖直状态,目的是为了_________ 。
(2)在计算某点“n”的顺时速度时,甲同学用来计算物块下落的速度,乙同学用来计算物块下落的速度,丙同学用来计算物块下落的速度。在本实验中,你认为三位同学中计算物体速度的方法正确的是__________ 同学。(选填“甲”“乙”或“丙”)
(3)已知交流电频率为50Hz,重物质量为400g,当地重力加速度取,则从起始点O到点C的过程中,重物的重力势能变化量的绝对值__________ J,C点的功能______________ J(计算结果均保留3位有效数字),比较与的大小,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
(1)安装打点计时器时要竖直固定,使其两限位孔保持竖直状态,目的是为了
(2)在计算某点“n”的顺时速度时,甲同学用来计算物块下落的速度,乙同学用来计算物块下落的速度,丙同学用来计算物块下落的速度。在本实验中,你认为三位同学中计算物体速度的方法正确的是
(3)已知交流电频率为50Hz,重物质量为400g,当地重力加速度取,则从起始点O到点C的过程中,重物的重力势能变化量的绝对值
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
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