某同学用如图(a)所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮,轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K,两者质量均为
,钢柱K下端与质量为
的物块Q相连。铁架台下部固定一个电动机,电动机竖直转轴上装一支激光笔,电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动,每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止,轻绳与细钢柱均竖直。重力加速度g取
。
的角速度匀速转动后。将P、K、Q系统由静止释放,Q落地前,激光器在细钢柱K上留下感光痕迹,取下K,用刻度尺测出感光痕迹间的距离如图(b)所示。感光痕迹间的时间间隔![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/23cb763b3517a6204a9e9eb1d6163553.png)
________
,激光束照射到E点时,细钢柱速度大小为![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a0daa1dcafabcff0152c2bc112bba03e.png)
________
(计算结果保留3位有效数字)。![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/99f76b7472ab8e9c4678be9e66df21d0.png)
________
,重力势能的减少量![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7857cf518ddb3ed90866bc698bd1ef95.png)
________
,比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。(计算结果均保留3位有效数字)
(2)选取相同的另一感光细钢柱K,若初始时激光笔对准K上某点,开启电动机的同时系统由静止释放,电动机的角速度按如图(c)所示的规律变化,图像斜率为k,记录下如图(d)所示的感光痕迹,其中两相邻感光痕迹间距均为d。若验证得到表达式________ 即可证明系统在运动过程中机械能守恒(用含字母M、m、d、k、g、
的表达式表示)。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e6c3a26249f270be855db97dabb7a551.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de73be590d532cb4d41f1f4900500164.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ec5531eaa12c586df3cba5e734a46425.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/689b1272352270429409455af7eac065.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/23cb763b3517a6204a9e9eb1d6163553.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c5873c01192b7d33b7483f444f90b5b0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a0daa1dcafabcff0152c2bc112bba03e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5d85ff3d147e9a7abaffd531d03e0299.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/99f76b7472ab8e9c4678be9e66df21d0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/470fb1e94898800f900047a3e425999f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7857cf518ddb3ed90866bc698bd1ef95.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/470fb1e94898800f900047a3e425999f.png)
(2)选取相同的另一感光细钢柱K,若初始时激光笔对准K上某点,开启电动机的同时系统由静止释放,电动机的角速度按如图(c)所示的规律变化,图像斜率为k,记录下如图(d)所示的感光痕迹,其中两相邻感光痕迹间距均为d。若验证得到表达式
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更新时间:2024-05-21 08:50:08
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【知识点】 验证机械能守恒定律的实验步骤与数据处理
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【推荐1】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,某次操作得到了如图乙所示的纸带,依次测出了各计数点到第一个计数点O的距离如图乙中所示。已知相邻两计数点的时间间隔为T,重锤的质量为
,当地重力加速度
。请回答下列问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/15/c34d6bf4-a255-40d5-aba8-e4983fc7d448.png?resizew=458)
(1)下列仪器中一定需要的是______
A.天平 B.
的低压直流电源 C.刻度尺 D.秒表
(2)打E点时重锤的速度表达式![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a0daa1dcafabcff0152c2bc112bba03e.png)
______ 。
(3)选取O到E的过程进行机械能守恒定律的验证,则需要验证的关系式为______ 。
(4)在验证机械能守恒时,发现重力势能的减少量大于动能的增加量,实际操作过程中没有任何错误,通过分析发现存在阻力。请根据该小组同学所画出的
图象,如图所示。可求出实验过程中平均阻力大小为______
。 (结果保留两位有效数字)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f722dca53f34747baed90927757b300e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/05a63e65cfb3b081fb5bf35d56c26c7e.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/15/c34d6bf4-a255-40d5-aba8-e4983fc7d448.png?resizew=458)
(1)下列仪器中一定需要的是
A.天平 B.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b9464bd407663da2355e538fa2c2a6d1.png)
(2)打E点时重锤的速度表达式
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a0daa1dcafabcff0152c2bc112bba03e.png)
(3)选取O到E的过程进行机械能守恒定律的验证,则需要验证的关系式为
(4)在验证机械能守恒时,发现重力势能的减少量大于动能的增加量,实际操作过程中没有任何错误,通过分析发现存在阻力。请根据该小组同学所画出的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/057fba9e8ccb0e75acbab8f5f52282e3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cad135b14c9dcd83eab6618d7694c7b0.png)
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【推荐2】某同学用如图所示装置做验证机械能守恒定律的实验。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/10/2848328868028416/2848547882352640/STEM/3c418833-b173-4757-9ab0-fc8060810025.png?resizew=338)
(1)除了提供图中的器材,实验室还需要准备下列器材___________ 。
A.游标卡尺 B.秒表 C.天平 D.弹簧秤
(2)实验的主要步骤如下:其中不妥当的操作步骤是___________ 。(填写步骤序号)
A.将导轨调至水平
B.测出遮光条的宽度d
C.测出钩码质量m和带长方形遮光条的滑块总质量M
D.将滑块移至图示A位置,测出遮光条到光电门的距离L
E.释放滑块,然后开启气泵,读出遮光条通过光电门的挡光时间t
(3)在实验操作正确的前提下,滑块从A静止释放运动到光电门B的过程中,系统的重力势能减少量为___________ ,若系统符合机械能守恒定律,测得的物理量应满足的关系式为___________ 。(用(2)中给出的字母表示)
(4)若气垫导轨左端的滑轮调节过高,使得拉动物块的绳子与气垫轨道之间存在夹角,不考虑其它影响,滑块自A点由静止释放,则在滑块从A点运动至B点的过程中,滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能减小量的测量值___________ (填“大于”“小于”或“等于”)动能增加量的测量值。
(5)该实验小组在研究中发现利用该装置可以测量带长方形遮光条滑块的总质量M。实验小组多次改变光电门的位置,且每次都将滑块从同一点A静止释放,测出相应的L与t值,完成实验后,某同学根据测量数据作出
图像,测得直线的斜率为k,已知钩码的质量m,遮光条的宽度d,重力加速度g,则滑块总质量M的表达式为___________ 。(用题目给出的字母表示)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/10/2848328868028416/2848547882352640/STEM/3c418833-b173-4757-9ab0-fc8060810025.png?resizew=338)
(1)除了提供图中的器材,实验室还需要准备下列器材
A.游标卡尺 B.秒表 C.天平 D.弹簧秤
(2)实验的主要步骤如下:其中不妥当的操作步骤是
A.将导轨调至水平
B.测出遮光条的宽度d
C.测出钩码质量m和带长方形遮光条的滑块总质量M
D.将滑块移至图示A位置,测出遮光条到光电门的距离L
E.释放滑块,然后开启气泵,读出遮光条通过光电门的挡光时间t
(3)在实验操作正确的前提下,滑块从A静止释放运动到光电门B的过程中,系统的重力势能减少量为
(4)若气垫导轨左端的滑轮调节过高,使得拉动物块的绳子与气垫轨道之间存在夹角,不考虑其它影响,滑块自A点由静止释放,则在滑块从A点运动至B点的过程中,滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能减小量的测量值
(5)该实验小组在研究中发现利用该装置可以测量带长方形遮光条滑块的总质量M。实验小组多次改变光电门的位置,且每次都将滑块从同一点A静止释放,测出相应的L与t值,完成实验后,某同学根据测量数据作出
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d85166642ff9ee1a0ceb701693f5ec7e.png)
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(0.4)
【推荐3】某同学用图甲所示实验装置验证系统机械能守恒。已知物块A与遮光板的总质量为
,遮光板宽度为d;物块B质量为
,置于水平桌面上。锁定物块B,使系统保持静止状态,此时遮光板距光电门的高度为h(h远大于d)。某时刻解除锁定,物块A由静止开始向下运动,光电门记录遮光板的遮光时间
。已知当地重力加速度为g。_______
;
(2)物块A下降h过程中,系统减少的重力势能为_______ ,系统增加的动能为_______ (均用题目中所给字母表示);在误差允许的范围内,若系统减少的重力势能和增加的动能相等,则系统机械能守恒。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/336daa774810884683d82945065a9a56.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bc88a29a9b7dd782051d861aefd89b4e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/54ec106b92bc77e6716692a61a15a0d4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9efa9fbcfb9595e2f031aa691db4564b.png)
(2)物块A下降h过程中,系统减少的重力势能为
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