在驗證機械能守恒的實驗中，所用電源的頻率為50 Hz，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各計數(shù)點位置對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示(圖中O是打點計時器打的第一個點，A、B、C、D、E分別是以每打兩個點的時間作為計時單位取的計數(shù)點)。查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 =" 9.80" m/s2。根據(jù)紙帶求：

(1) 若重錘質(zhì)量為m，則重錘從起始下落至B時，減少的重力勢能為多少？

(2)重錘下落到B時，動能為多大？

(3)從(1)、(2)的數(shù)據(jù)可得什么結(jié)論？產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？

 

【答案】

（1）（2）Ek =" 1.88" mJ（3）在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒

【解析】

試題分析：(1)每兩個計數(shù)點之間的時間間隔為：T=0.04s，

重力勢能的減小量為：

B點時的速度為：

重錘下落到B點時增加的動能為：

根據(jù)計算結(jié)果可以得出該實驗的實驗結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．

重錘減小的重力勢能略大于其增加的動能，其原因是重錘在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力），必須克服阻力做功，減小的重力勢能等于增加的動能加上克服阻力所做的功．

(2)；

(3)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，重錘重力勢能的減少等于其動能的增加，機械能守恒。產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過程中受到阻力的作用(空氣阻力、紙帶與限位孔間的摩擦阻力及打點時的阻力)。

考點：驗證機械能守恒定律．

點評：通過該題理解驗證性實驗的特點，把握實驗原理，提升實驗?zāi)芰�，該題是考查基礎(chǔ)實驗知識的好題．

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

I．在驗證機械能守恒定律的實驗中，使質(zhì)量為m=200g的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示．O為紙帶下落的起始點，A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)點．已知打點計時器每隔T=0.02s打一個點，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8m/s2，那么
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（1）計算B點瞬時速度時，甲同學(xué)用
v
2
B
=2gSOB，乙同學(xué)用vB=
SAC
2T
．其中所選擇方法正確的是
 
（填“甲”或“乙”）同學(xué)．
（2）同學(xué)丙想根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)進一步計算重物和紙帶下落過程中所受的阻力，為此他計算出紙帶下落的加速度為
 
m/s2，從而計算出阻力f=
 
N．
（3）若同學(xué)丁不慎將上述紙帶從OA之間扯斷，他僅利用A點之后的紙帶能否實現(xiàn)驗證機械能守恒定律的目的？
 
．（填“能”或“不能”）
II．物理興趣小組的同學(xué)們從實驗室中找到一只小燈泡，其標(biāo)稱功率值為0.75W，額定電壓值已模糊不清．他們想測定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測出該燈泡的電阻約為2Ω，然后根據(jù)公式計算出該燈泡的額定電壓U=
PR
=
2×0.75
V=1.22V．他們懷疑所得電壓值不準(zhǔn)確，于是，再利用下面可供選擇的實驗器材設(shè)計一個電路，測量通過燈泡的電流和它兩端的電壓．根據(jù)測量數(shù)據(jù)已繪出燈泡的U-I圖線，如圖所示．
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A．電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）
B．電流表A1（量程150mA，內(nèi)阻約2Ω） 
C．電流表A2（量程500mA，內(nèi)阻約0.6Ω）
D．滑動變阻器R1（0～20Ω）
E．滑動變阻器R2（0～100Ω）
F．電源E（電動勢4.0V，內(nèi)阻不計）
G．開關(guān)S和導(dǎo)線若干
H．待測燈泡L（額定功率0.75W，額定電壓未知）
（1）在下面所給定的實線框中畫出他們進行實驗的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇
 
（填“A1”或“A2”）；滑動變阻器選擇
 
（填“R1”或“R2”）．
（2）從圖線上分析該燈泡的額定電壓應(yīng)為
 
V；這一結(jié)果大于開始時的計算結(jié)果，原因是
 
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中
①下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖1所示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的“直流”上；
C．先釋放紙帶，再接通電源打出一條紙帶；
D．測量紙帶上某些點間的距離；
E．根據(jù)測量的結(jié)果，分別計算重錘下落過程中減少的重力勢能和增加的動能．
其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是：
 
（填選項對應(yīng)的字母）．
②正確操作后打出的紙帶如圖2所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，測出AC的距離為s1，CE的距離為s2，打點的頻率為f，則打C點時重錘下落的速率vc=
 
．
③實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能大于重錘動能的增量，其主要原因是在重錘下落的過程中存在阻力作用（設(shè)阻力恒定），可以通過該實驗裝置測阻力的大�。粢阎�(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，重錘的質(zhì)量為m．試用這些物理量和上圖紙帶上的數(shù)據(jù)符號表示出重錘在下落過程中受到的阻力大小F=
 
．
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（2）某同學(xué)為了測定一只電阻的阻值，采用了如下方法：
①用多用電表粗測：多用電表電阻擋有4個倍率：分別為×1k、×100、×10、×1，該同學(xué)選擇×100倍率，用正確的操作步驟測量時，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度太大（指針位置如圖3中虛線所示）．
為了較準(zhǔn)確地進行測量，請你補充完整下列依次應(yīng)該進行的主要操作步驟：
a．
 
．
b．兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在0Ω處．
c．重新測量并讀數(shù)，若這時刻度盤上的指針位置如圖中實線所示，測量結(jié)果是
 
．
②該同學(xué)用伏安法繼續(xù)測定這只電阻的阻值，除被測電阻外，還有如下實驗儀器
A．直流電源（電壓3V，內(nèi)阻不計）
B．電壓表V1（量程0-5V，內(nèi)阻約為5kΩ）
C．電壓表V2（量程0-15V，內(nèi)阻約這25kΩ）
D．電流表A1（量程0-25mA，內(nèi)阻約為1Ω）
E．電流表A2（量程0-250mA，內(nèi)阻約為0.1Ω）
F．滑動變阻器一只，阻值0-20Ω
G．電鍵一只，導(dǎo)線若干在上述儀器中，電壓表應(yīng)選擇
 
（填“V1”或“V2”），電流表應(yīng)選擇
 
（填“A1”或“A2”）．請在圖4所示的方框內(nèi)畫出電路原理圖．
③根據(jù)所設(shè)計的實驗原理圖，將圖5中實物連接成測量電路．

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科目：高中物理 來源： 題型：

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50 Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80 m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00 kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶(如圖實－4－9所示)，把第一個點記作O，另選連續(xù)的四個點A、B、C、D作為測量的點．經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，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(shù)字)．

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

如實圖6-2所示，兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端(m1>m2)，1、2是兩個光電門．用此裝置驗證機械能守恒定律．

 (1)實驗中除了記錄物塊B通過兩光電門時的速度v1、v2外，還需要測量的物理量是________．

(2)用已知量和測量量寫出驗證機械能守恒的表達式_____________．

實圖6-2

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科目：高中物理 來源：2011-2012學(xué)年山東省高一下學(xué)期第一次月考物理試題（解析版） 題型：實驗題

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50 Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80 m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00 kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶(如圖實－4－9所示)，把第一個點記作O，另選連續(xù)的四個點A、B、C、D作為測量的點．經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，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(shù)字)．

 

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同步練習(xí)冊答案