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1、实验六 验证机械能守恒定律 2能力训练 ?紧跟高考 1. （2017 ?宿迁模拟）如图甲所示是验证机械能守恒定律的实验装置，重物的质量为加实 验时应先（填“接通电源”或“释放纸带”）, 在选定的纸带上依次取计数点A. B、 C如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为T.且0为打下的第一个点，各计数点距0点距离 如图 乙所示。当打点计时器打下点时，重物增加的动能表达式为_ , 重物减少的重 力势能表达式为 （已知重力加速度为g m d、 答案接通电源底= - r、氏=nigck 解析 如果先释放纸帯后接通电源，有可能会出现重物已经拖动纸帯运动一段距离，电源才 被接通，那么纸带上只有很小的一段能打上点
2、，大部分纸带上没有打上点，纸带的利用率太低， 所以应当先接通电源，后释放纸带。计数点的瞬时速度v，则重物动能的增加量为鸟 =詁说= 乂号牛 =刃；重物重力势能的减少量为山=叽 2. （2017 ?漳州检测） 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生 电源，输出电压有6 V的交流电和直流电两种。重物从高处由静止开始下落，重物拖着纸带通过 打点计 ?时器打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，即可验证机械能守恒定律。 屮 （1）下面列举了该实验的儿个操作步骤： A.按照图示的装置安装器件； B.将打点计时器接到电源的直流输出端上； C.用天平测出重物的质量： D.释放纸带，同时接
3、通电源开关打出一条纸带； E.测量打出的纸带上某些点之间的距离； F.根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。 其屮没有必要进行或者操作不恰当的步骤是o （将其选项对应的字母填在横线 处） （2）在验证机械能守恒定律的实验中，若以为纵轴，以力为横轴，根据实验数据绘出+ 汛力的图象应是 _ 才能验证机械能守恒定律。v-h图象的斜率等于 _ 的数值。 答案（l）BCD （2）过原点的倾斜直线重力加速度g 解析（1）打点计时器应接到电源的交流输出端上，故B错误；验证机械能是否守恒只需验 证mgh=,即gh=,故加可约去，不需要用天平测量。故C没有必要进行；开始记录时，应先给
4、 打点计时器通电，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接 通打点计吋器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差， 故D错误。 利用詁力图线处理数据，物体自由下落过程中机械能守恒，mgh=,即y=gh, 所以以如彳为 纵轴，以力为横轴，画出的图线应是过原点的倾斜直线。图线的斜率就等于重力加速度g。 3. （2017 ?邯郸一中模拟） 如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守 恒定律”的实验。有一直径为、质量为刃的金属小球由昇处由静止释放，下落过程中能 rr 接电源 翼夹子 fi-重物 通过力处正下方、固定于处的光电门，
5、测得月、间的距离为Hgd),光电计时器记录下小球通 过光电门的时间为施当地的重力加速度为g 贝 (1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d= (2)多次改变高度，重复上述实验，作出+随的变化图象如图丙所示，当图中已知量 如弘和重力加速度g及小球的直径满足以下表达式： 中机械能守恒。 (3) _ 实验屮发现动能增加量A代总是稍小于重力势能减少量劣，增加下落高 度后，则現一A氏将 ( 填“增加”“减小”或“不变”) 。 答案( 1)0.725 (2)2啟总=/ (3)增加 解析 由题图乙可知，主尺刻度为7伽； 游标对齐的刻度为5；故读数为：(7 + 5X0. 05) mm=7. 25 mm=0.
6、 725 cm。 (2)若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒，则有： mgH=niv,即：2葩=厲 解得：2 或晶 (3)由于该过程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多；故增加下落高度后，则 - 将增加。 4.如图是用“自由落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。 取9.80 m/s 2) emo 时，可判断小球下落过程 矍纸带夹 方形 固定卡 / 打点计时器 方形固定卡 匚二重锤 乙 中 (1)选出一条清晰的纸带如图甲所示，其中0点为打点计吋器打下的第一个点，A. B、C 为三个计数点，打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流。用分度值为1 mm的刻度尺测得 创=12. 41
7、 cm,加=18. 90 cm, OC=27. 06 cm,在计数点昇和、和CZ间还各有一个点，重锤的质量为 1.00 kg0甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到点时重锤的重力势能比开始下落时减少 了 _ J;此时重锤的速度巾= _ m/s,此时重锤的动能比开 始下落时增加了 _ Jo (结果均保留三位有效数字) (2)某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点 的距离力，算出了各计数点对应的速度r,然后以力为横轴、以 */ 为纵轴作出了如图乙所 示的图线，图线的斜率近似等于_ o A.19.6 B. 9.8 C. 4. 90 图 线 未 过 原 点0 的
8、 原 因 是 答案(1) 1.85 1.83 1.67 (2)B先释放了纸带，再闭合打点计时器的开关 解析( 1)当打点计时器打到点时，重锤的重力势能减少量卜& = ing ? 0B= X 1.00X 1.83 2 J1.67 Jo 由机械能守恒定律苞*1( = High,可 = gh,由此可知图线的斜率近似等于重力加速度g, 故B正确。由图线可知，力=0时，重锤的速度不等于零，原因是该同学做实验时先释放了纸带， 然后才合上打点计时器的开关。 5. (2017 ?西工大附中模拟) 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装 置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传
9、感器力、滑块“上固 定一遮光 条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。 滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器力、时，通过计算机可以得到如图 乙所示的电压Z7随吋间十变化的图象。 27.06 cm 1.00X9. 80X 18. 90X10 Jl? 85 J :打点时重锤的速度 0C-0A T 27.0612.41 XIOT 4X0. 02 此吋重锤的动能增加量 1 2 1 A & = /nvn =- 12.41 cm C正确。 (3)由s=讥，力 =*屛可知，力不变，则s8j/o；而对相同的& x,当小球质量刃增大时 , 平抛初速度减小，S减小,因此图线斜率M小；如果加不变，力增大，则相同的X X 时s会增大，斜率会增大。根据机械能守恒，氐=&= 鲁,由题图知socAx,故5.OC A (2)由力 =*产，s= M可得 故 宀畫 v=