試驗六驗證機械能守恒定律1/362/363/364/36熱點一試驗原理和試驗操作【例1】[·北京理綜，21(2)]利用圖1裝置做“驗證機械能守恒定律”試驗。圖15/36(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________。A．動能改變量與勢能改變量B．速度改變量與勢能改變量C．速度改變量與高度改變量(2)除帶夾子重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導線及開關外，在以下器材中，還必須使用兩種器材是________。A．交流電源B．刻度尺C．天平(含砝碼)6/36(3)試驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖2所表示一條紙帶。在紙帶上選取三個連續打出點A、B、C，測得它們到起始點O距離分別為hA、hB、hC。已知當地重力加速度為g，打點計時器打點周期為T。設重物質量為m。從打O點到打B點過程中，重物重力勢能改變量ΔEp＝________，動能改變量ΔEk＝________。圖27/36(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O距離h，計算對應計數點重物速度v，描繪v2－h圖象，并做以下判斷：若圖象是一條過原點直線，則重物下落過程中機械能守恒，請你分析論證該同學判斷是否正確。8/369/3610/36熱點二數據處理與誤差分析【例2】(·江蘇宿遷模擬)某同學用如圖3所表示裝置驗證機械能守恒定律時，所用交流電源頻率為50Hz，得到如圖4所表示紙帶。選取紙帶上打出連續五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O距離為s0＝19.00cm，點A、C間距離為s1＝8.36cm，點C、E間距離為s2＝9.88cm，g取9.8m/s2，測得重物質量為m＝1kg。11/36圖312/36(1)以下做法正確有__________。A．圖3中兩限位孔必須在同一豎直線上B．試驗前，手應提住紙帶上端，使紙帶豎直C．試驗時，先放開紙帶，再接通打點計時器電源D．數據處理時，應選擇紙帶上距離較近兩點作為初、末位置13/36(2)選取O、C兩點為初、末位置驗證機械能守恒定律，重物降低重力勢能是__________J，打下C點時重物速度大小是__________m/s。(結果保留三位有效數字)圖414/3615/36(4)重物降低重力勢能總是略大于增加動能，產生這一現象原因是__________________。(寫出一條即可)解析(1)圖3中兩限位孔必須在同一豎直線上，試驗前手應提住紙帶上端，并使紙帶豎直，這是為了減小打點計時器與紙帶之間摩擦，選項A、B正確；試驗時，應先接通打點計時器電源再放開紙帶，選項C錯誤；數據處理時，應選擇紙帶上距離較遠兩點作為初、末位置，以減小長度測量誤差，選項D錯誤。16/3617/36(4)在試驗過程中，紙帶與打點計時器之間阻力、空氣阻力是存在，克服阻力做功損失了部分機械能，所以試驗中重物減小重力勢能總是略大于增加動能。答案(1)AB(2)2.682.28(3)C(4)重物受到空氣阻力(或紙帶與打點計時器之間存在阻力)18/3619/36圖5(1)ΔEp＝mgh計算鋼球重力勢能改變大小，式中鋼球下落高度h應測量釋放時鋼球球心到________之間豎直距離。A．鋼球在A點時頂端B．鋼球在A點時球心C．鋼球在A點時底端20/36圖621/36(3)下表為該同學試驗結果：ΔEp(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk(×10－2J)5.0410.115.120.029.8他發覺表中ΔEp與ΔEk之間存在差異，認為這是因為空氣阻力造成。你是否同意他觀點？請說明理由。(4)請你提出一條減小上述差異改進提議。22/36答案(1)B(2)1.501.50(3)不一樣意理由看法析(4)看法析23/361．在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律試驗中，電源頻率為50Hz，依次打出點為0，1，2，3，4…n。則：圖7(1)如用第2點到第6點之間紙帶來驗證，必須直接測量物理量為______________、____________、_____________，必須計算出物理量為____________、_______________，驗證表示式為__________________。24/3625/3626/3627/362．(·四川綿陽二診)某同學利用傾斜氣墊導軌做“驗證機械能守恒定律”試驗，試驗裝置如圖8所表示。其主要試驗步驟以下：圖8圖928/36a．用游標卡尺測量擋光條寬度l，結果如圖9所表示；b．讀出導軌標尺總長L0，并用直尺測出導軌標尺在豎直方向高度H0；c．讀出滑塊釋放處擋光條與光電門中心之間距離s；d．由靜止釋放滑塊，從數字計時器(圖8中未畫出)上讀出擋光條經過光電門所用時間t。29/36回答以下問題：(1)由圖9讀出l＝______mm。(2)_________(選填“有”或“沒有”)必要用天平稱出滑塊和擋光條總質量M。圖1030/3631/3632/363．某試驗小組在做“驗證機械能守恒定律”試驗中，提出了如圖11所表示甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運動進行試驗，乙方案為用小車在斜面上下滑進行試驗。圖1133/36(1)組內同學對兩種方案進行了深入討論分析，最終確定了一個大家認為誤差相對較小方案，你認為該小組選擇方案是________，理由是_____________________________________。(2)若該小組采取圖甲裝置打出了一條紙帶如圖12所表示，相鄰兩點之間時間間隔為0.02s，請依據紙帶計算出B點速度大小____________m/s(結果保留三位有效數字)。圖1234/36(3)該小組內同學們依據紙帶算出了對應點速度，作出v2－h圖線如圖13所表示，請依據圖線計算出當地重