驗證機械能守恒

實驗步驟

1.關于驗證機械能守恒定律實驗，下面列出一些實驗步驟：

A.用天平稱出重物和夾子質量

B.將重物系在夾子上

C.將紙帶穿過打點計時器的限位孔，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙

帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器，處于靜止狀態

D.把打點計時器接在學生電源的交流輸出端，把輸出電壓調到6V（電源不接通）

E.把打點計時器用鐵夾固定放到桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直面內

F.在紙帶上選取兩個點，進行測量并記錄數據

G.用秒表測出重物下落的時間

H.接通電源，待計時器打點穩定后釋放紙帶

I.切斷電源

J.更換紙帶，重新進行兩次實驗

K.在三條紙帶中選出較好的一條

L.進行計算，得出結論，完成實驗報告

M.拆下導線，整理器材

對于本實驗以上步驟中，不必要的有；正確步驟的合理順序是

_______________________（填寫代表字母）.

2.在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中，電源的頻率為50Hz,依次打出的點

為0,1,2,3,4,…，n,貝（I：

（1??.單.位:mm.…..."?

-i23i）

（1）如用第2點到第6點之間的紙帶來驗證，必須直接測量的物理量為、

、,必須計算出的物理量為、

,驗證的表達式為o

（2）下列實驗步驟操作合理的排列順序是（填寫步驟前面的字母）。

A.將打點計時器豎直安裝在鐵架臺上

B.接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落

C.取下紙帶，更換新紙帶（或將紙帶翻個面）重新做實驗

D.將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器，用手提著紙帶

E.選擇一條紙帶，用刻度尺測出物體下落的高度hi，h2,心，…，h,?計算出對應的

瞬時速度01，V2,V3,?-1Vn

F.分別算出如小2和mg",,在實驗誤差允許的范圍內看是否相等

誤差分析

3.下列關于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法中，正確的是（）

A.重物質量的稱量不準會造成較大誤差

B.重物質量選用得大些，有利于減小誤差

C.重物質量選用得較小些，有利于減小誤差

D.紙帶下落和打點不同步會造成較大誤差

數據處理

4.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,查得當

地重力加速度g=9.80m/s2,測得所用的重物的質量為LOOkg.實驗中得到一條點跡清晰

的紙帶（如圖所示），把第一個點記作O,另選連續的四個點A、B、C、D作為測量的點.經

測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm.

根據以上數據，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于J,動能

的增加量等于J（取三位有效數字）.

綜合

5.如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置.實驗采用電磁打點計時器，實驗所用的電源為

學生電源.重物從高處由靜止開始下落，重物拖著紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點

跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律.

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A.按照圖示的裝置安裝器件；

B.將打點計時器接到電源的低壓交流輸出端；

C.用天平測量出重物的質量；

D.釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶；小

E.測量打出的紙帶上某些點間的距離：

F.根據測量的結果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的1噌計

動能.

請指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當的步驟的序號，并說明理由:

（2）在上述驗證機械能守恒定律的實驗中發現，重物減小的重力勢能總**

是大于重物增加的動能，請分析其原因："iT

6.用落體法“驗證機械能守恒定律”的實驗中：（g取9.8m/s2）

（1）運用公式/mv2=n1gh時對實驗條件的要求是.為此目的，所選擇的

紙帶第1、2兩點間的距離應接近.

（2）若實驗中所用重物質量m=lkg,打點紙帶如下圖所示，打點時間間隔為0.02s,則記

錄B點時，重物速度VB=,重物動能Ek=；從開始下落起至B點,

重物的重力勢能減小量是,由此可得出的結論是

〉P…fPmm?

107.817.93L449.0(

v2

(3)根據紙帶算出各點的速度V,量出下落距離h,則以下為縱軸，以h為橫軸畫出的圖

象應是下圖中的)

7.光電計時器是物理實驗中經常用到的一種精密計時儀器，它由光電門和計時器兩部分組

成,光電門的一臂的內側附有發光裝置(發射激光的裝置是激光二極管,發出的光束很細),

如圖實一4—12中的A和A',另一臂的內側附有接收激光的裝置，如圖中的B和B',

當物體在它們之間通過時，二極管發出的激光被物體擋住，接收裝置不能接

收到激光信號?，同時計時器就開始計時，直到擋光結束光電計時器停止計時，故此裝置

能精確地記錄物體通過光電門所用的時間.現有一小球從兩光電門的正上方開始自由下

落,如圖實一4一12所示.

⑴若要用這套裝置來驗證機械能守恒定律，則要測量的物理量有

(每個物理量均用文字和字母表示，如高度H).

(2)驗證機械能守恒定律的關系式為.

8.(2017?天津高考)如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使

重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能

守恒定律。

(1)對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是

A.重物選用質量和密度較大的金屬錘

B.兩限位孔在同一豎直面內上下對正

C.精確測量出重物的質量

D.用手托穩重物，接通電源后，撒手釋放重物

(2)某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到

了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示?紙帶上各點是打點計時

器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應從紙帶上計時點間

的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有。

OUABCb良FG，

A.04、AD和EG的長度B.0C、3C和CD的長度

C.BD、CF和EG的長度D.AC、5。和EG的長度

9.(2016?北京高考)利用圖甲裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。

(1)為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間

的?

A.動能變化量與勢能變化量

B.速度變化量和勢能變化量

C.速度變化量和高度變化量

(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、

導線及開關外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是

A.交流電源B.刻度尺C.天平(含祛碼)

(3)實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連

續打出的點4、B、C,測得它們到起始點。的距離分別為自、hB、he。

已知當地重力加速度為g,打點計時器打點的周期為兀設重物的質量為相。從打。點

到打8點的過程中，重物的重

力勢能變化量AEp=,動能變化量△&=

乙

(4)大多數學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是

A.利用公式。=/計算重物速度

B.利用公式。=＜麗計算重物速度

C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

D.沒有采用多次實驗取平均值的方法

(5)某同學想用下述方法研究機械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數點，測量它們到起

始點。的距離/?,計算對應計數點的重物速度。，描繪"一/?圖像，并做如下判斷：若圖

像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒。請你分析論證該同學的判斷依

據是否正確。

10.用如圖甲實驗裝置驗證〃小〃72組成的系統機械能守恒。"2從高處由靜止開始下落，“

上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點進行測量，即可驗證機械能守恒定律。圖

乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數點間還有4個

打下的點（圖中未標出），計數點間的距離如圖所示。已知犯=50g、如=150g,則（計算

結果保留兩位有效數字）

0123456單位:cm

????????????

38.4021.6026.40

乙

（1）在紙帶上打下計數點5時的速度v=n）/So

（2）在計數點0?5過程中系統動能的增量△&=Jo為了簡化計算，設g=9.8

m/s2,則系統勢能的減少量△與）=Jo

（3）實驗結果顯示AEP>AEk,那么造成這一現象的主要原因是

（4）在本實驗中，若某同學作出了/圖像，如圖丙，人為從起點量起的長度，則據此

得到當地的重力加速度g=m/s2o

11.（2018?德州模擬）某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定.

律，頻閃儀每隔0.05s閃光一次，如圖所標數據為實際距離，該同學通16.14cm

過計算得到不同時刻的速度如下表。（當地重力加速度取9.8m/s2,小球"[&66cm

質量加=0.2kg,結果保留3位有效數字）t,O-

21.16cm

時刻t2，3t44

hO—

速度(m/s)4.994.483.98

23.68cm

(1)由頻仄照片上的數據計算t5時刻小球的速度。5=________m/So,；o_

(2)從f2至J4時間內，重力勢能增加量AEp=______J,動能減少量AEk26.18cm

=______Jo

（3）在誤差允許的范圍內，若AEp與A&近似相等，即可驗證機械能守恒定律。由上述

計?算得AEnA￡k（選填或“="），造成這種結果的主要原因是

12.（2018?邯鄲一中高考一輪收官）如圖甲所示，一位同學利用光電計時器等器材做“驗證機

械能守恒定律”的實驗。有一直徑為“、質量為〃?的金屬小球由A處由靜止釋放，下落

過程中能通過A處正下方、固定于8處的光電門，測得A、8間的距離為，(4》編，光

電計時器記錄下小球通過光電門的時間為,,當地的重力加速度為g。則：

A?I金屬球

匚巖］光電門

於n一接計

一時器

甲乙

(1)如圖乙所示，用游標卡尺測得小球的直徑d=(

(2)多次改變高度”，重復上述實驗，作出《隨”的變化圖像如圖丙所示，當圖中已知量

小Ho和重力加速度g及小球的直徑d滿足以下表達式：時，可判斷小球

下落過程中機械能守恒。

(3)實驗中發現動能增加量△心總是稍小于重力勢能減少量AEp，增加下落高度后，則八品

一△七將(選填“增大”“減小”或“不變”)。

13.(2016?江蘇高考)某同學用如圖所示的裝