实验机械能.docx
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实验机械能
1.某学生利用如下图所示的实验装置来验证系统机械能守恒定律。
①本实验中研究的对象是_________,需要的测量工具有______________。
为减少实验误差,在安装实验装置时,都要使长木板适当倾斜一定角度,这样做的目的是________________。
②在小车运动的有效范围内,测出的物理量有:
小车由静止开始起发生的位移s、发生位移s时的速度大小v、钩码的总质量m、小车的总质量M,设重力加速度为g。
要验证系统机械能守恒定律,即需验证关系式_______________________成立。
①小车和钩码组成的系统(2分)刻度尺、天平(2分,全对得2分,少选得1分,错选得0分)平衡小车运动中所受的阻力(或摩擦力)(2分)
②
(3分)
34.
(1)用自由落体法进行“验证机械能守恒定律”的实验中
①实验完毕后选出一条纸带如图所示,其中O点为电磁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50Hz的交流电。
重物的质量为1.00kg,取g=9.80m/s2。
当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了________J;此时重物的动能比开始下落时增加了_______J。
(结果均保留三位有效数字)。
实验中产生系统误差的原因是。
②利用实验时打出的纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以
为纵轴画出了如上图的图线。
图线未过原点O的原因是______________________________________。
34
(1)①1.82(2分)1.71(2分)
纸带通过打点计时器受摩擦阻力(1分);空气阻力(1分)
②先释放重物,再接通计时器电源(3分)(“打下第一个点时重物已经有速度”也给分)
2.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。
实验装置如图2所示,打点计时器固定在斜面上。
滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如图2所示。
图3是打出纸带的一段。
①已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,选A、B、C……等7个点为计数点,各计数点间均有一个点没有画出,如图3所示,滑块下滑的加速度a= m/s2。
②为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有。
(填入所选物理量前的字母)
A.木板的长度LB.木板的末端被垫起的高度h
C.木板的质量m1D.滑块的质量m2E.滑块运动的时间t
③测量②中所选定的物理量需要的实验器材是。
④滑块与木板间的动摩擦因数
=(用被测物理量的字母表示,重力加速度为g)。
与真实值相比,测量的动摩擦因数(填“偏大”或“偏小”)。
写出支持你的看法的一个论据:
。
①3.00m/s2②AB③刻度尺,④
;偏大;忽略了纸带与限位孔间的摩擦力或忽略空气阻力。
3.有4条用打点计时器(所用交流电频率为50Hz)打出的纸带A、B、C、D,其中一条是用自由落体做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。
为找出该纸带,某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3。
请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为。
(已知当地的重力加速度为9.791m/s2)
A.61.0mm65.8mm70.7mmB.41.2mm45.1mm53.0mm
C.49.6mm53.5mm57.3mmD.60.5mm61.0mm60.6mm
【答案】C
【解析】验证机械能守恒定律采用重锤的自由落体实现,所以相邻的0.02s时间内的位移增大量为
,答案C。
4.某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.弧形轨道末端水平,离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处由静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.
(1)若轨道完全光滑,s2与h的理论关系应满足:
s2=_______.(用H、h表示)
(2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示.
h(×10-1m)
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
s2(×10-1m-2)
2.62
3.89
5.20
6.53
7.78
请在图乙所示的坐标纸上作出s2-h图象.
乙
(3)对比实验结果与理论计算得到的s2-h图象(图中已画出),自同一高度处由静止释放的钢球水平抛出的速率____________理论值.(填“小于”或“大于”)
(4)从s2-h图象中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著,你认为造成上述偏差的原因可能是:
______________________________________________.
【解析】Ⅱ.
(1)根据机械能守恒,可得钢球离开轨道时的速度为
,由平抛运动知识可求得钢球运动的时间为
,所以s=vt=
.
(2)依次描点,连线,注意不要画成折线.
(3)从图中看,同一h对应的s2值的理论值明显大于实际值,而在同一高度H下的平抛运动的水平射程由水平速率决定,可见实际水平速率小于理论速率.
(4)由于客观上,轨道与小球间存在摩擦,机械能减小,因此会导致实际值比理论值小;小球的转动也需要能量维持,而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动能的这一部分,也会导致实际速率明显小于理论速率(可能很少同学会考虑到这一点).
5.在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器接在电压为U,频率为f的交流电源上,从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带,如图所示,选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点的距离为s0,点AC间的距离为s1,点CE间的距离为s2,已知重锤的质量为m,当地的重力加速度为g,则:
纸带与限位孔之间的摩擦力(或纸带与其他部分的阻力或摩擦阻力)
6.利用图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动,当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离s,记下相应的t值;所得数据如下表所示.
完成下列填空和作图:
(1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是___________;
(2)根据表中给出的数据,在图给出的坐标纸上画出s/t-t图线;
(3)由所画出的图线,得出滑块加速度的大小为a=_______m/s2(保留2位有效数字).
7.某同学设计了如图所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ.滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M,滑块上砝码总质量为m′,托盘和盘中砝码的总质量为m.实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动,重力加速度g取10m/s2.
(1)为测量滑块的加速度a,须测出它在A、B间运动的________与_________,计算a的运动学公式是a=
(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为:
他想通过多次改变m,测出相应的a值,并利用上式来计算μ.若要求a是m的一次函数,必须使上式中的__________保持不变,实验中应将从托盘中取出的砝码置于_________;
(3)实验得到a与m的关系如图所示,由此可知μ=____________(取两位有效数字).
8.现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图5-13-5所示:
水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,x表示A、B两点间的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度.用g表示重力加速度.完成下列填空和作图:
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