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利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验,从图示位置开始释放重锤。 (1)请指出...

利用图甲装置做验证机械能守恒定律实验,从图示位置开始释放重锤。

1)请指出图甲中的错误及不妥之处(只需写出两处)。

                            

2)改进实验中错误及不妥之处后,某同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为1234567,测量各计数点到第一个打点的距离h,并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表:

计数点
 

1
 

2
 

3
 

4
 

5
 

6
 

7
 

hm
 

0124
 

0194
 

0279
 

0380
 

0497
 

0630
 

0777
 

vm/s
 


 

194
 

233
 

273
 

313
 

350
 


 

v2m2/s2
 


 

376
 

543
 

745
 

980
 

1230
 


 

 

请在图乙坐标中,描点作出v2h图线;由图线可知,重锤下落的加速度g′=      m/s2(保留三位有效数字);若当地的重力加速度g= 980m/s2,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的重锺机械能守恒的依据    

3)某同学选用两个形状相同质量不同的重物ab进行实验测得几组数据,画出的图象如图丙所示,求出图线的斜率k,由图象可知a的质量m1     b的质量m2(选填大于小于)。造成以上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=0052kg,当地重力加速度g=978m/s2,则重物所受的平均阻力f=      N。(结果保留两位有效数字)

 

(1)①使用的是直流电源;②重物离打点计时器太远,或没有从上方提着纸带,而是用手托着重物;(2)如下图所示,9.75(9.69~9.79),图线为通过坐标原点的一条直线,斜率g′与g基本相等(不交待“通过坐标原点”也给分)(3)大于,0.031. 【解析】 试题分析: (1)由图可知,图甲中的错误及不妥之处:①使用的是直流电源;②重物离打点计时器太远;③没有从上方提着纸带,而是用手托着重物. (2)根据描点法可得出对应的图象如图所示; 由,变形可得:v2=2gh,由图可知,图象的斜率表示重力加速度的2倍,故g,解得g=9.71m/s2. (3)根据动能定理知:,则有:,知图线的斜率,b的斜率小,知b的质量小,所以a的质量m1大于b的质量m2.同理,则,代入数据解得f=0.031N.
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考点分析:
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图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置,某同学完成了一系列实验操作后,得到了如图乙所示的一条纸带。现选取纸带上某清晰的点标为0,然后每两个计时点取一个计数点,分别标记为123456,用刻度尺量出计数点l234560点的距离分别为h1h2h3h4h5h6。(重力加速度为g

1)已知打点计时器的打点周期为T,可求出打各个计数点时对应的速度分别为v1v2v3v4v5,其中v5的计算式v5_____

2)若重锤的质量为m,取打点0时重锤所在水平面为参考平面,分别算出打各个计数点时对应重锤的势能Epi和动能Eki,则打计数点3时对应重锤的势能Ep3_____ (用题中所给物理量的符号表示);接着在E—h坐标系中描点作出如图丙所示的EkhEph图线,求得Eph图线斜率的绝对值为k1Ekh图线的斜率为k2,则在误差允许的范围内,k1_____k2(填“>”“<”“=”)时重锤的机械能守恒。

3)关于上述实验,下列说法中正确的是_____

A.实验中可用干电池作为电源

B.为了减小阻力的影响,重锤的密度和质量应该适当大些

C.实验时应先释放纸带后接通电源

D.图丙Ek—h图线纵轴上的截距表示重锤经过参考平面时的动能

 

4)无论如何改进实验方法和措施,总有重力势能的改变量大于动能的改变量,原因是:_____

 

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利用右图甲的实验装置可探究重物下落过程中物体的机械能守恒问题.如图乙给出的是实验中获取的一条纸带,点O为电火花打点计时器打下的第一个点,分别测出若干连续点A、B、C…O点的距离h1=70.99cm、h2=78.57cm、h3=86.59cm…如图所示,已知重物的质量为m=100g,g9.80m/s2,请回答下列问题:(所有结果均保留三位有效数字)

(1)下列有关此实验的操作中正确的是: ____________

A.重物应靠近打点计时器,然后再接通电源放开纸带让重物带动纸带自由下落

B.重物应选择质量大、体积小、密度大的材料

C.实验时采用的电源为4—6V的低压交流电源

D.计算B点的瞬时速度时既可用也可用来求解

(2)在打下点O到打下点B的过程中重物动能的增量为Ek=_____J,重物重力势能的减少量为EP =_______J。

(3)取打下O点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度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EKEP,根据以上数据在图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值为k1,图线Ⅱ的斜率的绝对值为k2,则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力为_______(k1k2表示)。

 

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利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,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的小球相连;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点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,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v,实验时滑块在A处由静止开始运动。

(1)某次实验测得倾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时mM组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=________,系统的重力势能减少量可表示为ΔEP=__________,在误差允许的范围内,若ΔEkEP则可认为系统的机械能守恒;(用题中所给字母表示)

(2)按上述实验方法,某同学改变AB间的距离,得到滑块到B点时对应的速度,作出v2d图象如图所示,并测得M=m,则重力加速度g____________m/s2

 

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在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,质量为m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落,打点计时器在纸带上打下一系列点,如图所示,相邻计数点间的时间间隔为0.04s,P为纸带运动的起点,从P点到打下B点的过程中重力势能的减少量_____________J,在此过程中物体的动能增量_____________J,(g=9.8m/s2,答案表刘三位有效数字)。用v表示各计数点的速度,h表示各计数点到P点的距离,以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线,该图线的斜率表示某个物理量的数值时,说明重物下落过程中的机械能守恒,该物理量是___________

 

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在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m1.00kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示.O为第一个点,ABC为从合适位置开始选取连续点中的三个点.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当地的重力加速度为g9.80m/s2,那么:

(1)根据图上所得的数据,应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律;

(2)O点到(1)问中所取的点,重物重力势能的减少量ΔEp________ J,动能增加量ΔEk________ J(结果取三位有效数字)

(3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离,根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图象是下图中的 _______

 

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