实验：验证机械能守恒定律的例题解析.docVIP

1．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是(　　) A．重物质量的称量不准会造成较大误差 B．重物质量选用得大些，有利于减小误差 C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差 D．纸带下落和打点不同步会解析：验证机械能守恒，即验证减少的重力势能是否等于增加的动能即mgh＝mv2，其中质量可以约去，没必要测量重物质量，A不正确。当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误。纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D。 答案：B 2．有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“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9.791 m/s2)(　　) A．61.0 mm　65.8 mm　70.7 mm B．41.2 mm　45.1 mm　53. 0mm C．49.6 mm　53.5 mm　57.3 mm D．60.5 mm　61.0 mm　60.6 mm 解析：验证机械能守恒定律采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02 s内的位移增加量为Δs＝gT2＝9.791×0.022 mm≈3.9 mm，只有C符合要求。故选C。 答案：C 3.某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图实－－1中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取10 m/s2，小球质量m＝0.2 kg，结果保留三位有效数字)： 时刻 t2 t3 t4 t5 速度(m/s) 5.59 5.08 4.58 (1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________ m/s。 (2)从t2到t5时间内，重力势能增加量ΔEp＝________J，动能减小量ΔEk＝________J。图实－－1(3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp________ΔEk(选填“”“”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是________________。 解析：(1)v5＝ cm/s＝408 cm/s＝4.08 m/s。 (2)由题给条件知： h25＝(26.68＋24.16＋21.66) cm＝72.5 cm＝0.725 m。 ΔEp＝mgh25＝0.2×10×0.725 J＝1.45 J ΔEk＝mv22－mv52＝×0.2×(5.592－4.082)J＝1.46 J (3)由(2)中知ΔEpΔEk，因为存在空气摩擦等原因，导致重力势能的增加量小于动能的减少量。 答案：(1)4.08　(2)1.45　1.46　(3)　原因见解析 4．DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。老师上课时“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图实－－1甲所示，在某次实验中，选择DIS以图像方式显示实验的结果，所显示的图像如图乙所示。图像的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。试回答下列问题： 图实－－1(1)图乙的图像中，表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是________(按顺序填写相应图线所对应的文字)。 (2)根据图乙所示的实验图像，可以得出的结论是___________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)小球由A到D过程中重力势能减小，动能增加，由题图乙的图像知机械能总量不变，故表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是乙、丙、甲。 (2)由实验结果知：在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒。 答案：(1)乙、丙、甲 (2)在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒 5．某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80 m/s2。测得所用重物的质量为1.00 kg。 (1)下面叙述中正确的是________。 A．应该用天平称出重物的质量 B．可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2 mm的纸带来处理数据 C．操作时应先松开纸带再通电 D．打点计时器应接在电压为4～6 V的交流电