實驗六 驗證機械能守恒定律,例1 (2016浙江溫州十校聯(lián)合體聯(lián)考)某同學安裝如圖1甲所示的實驗裝置，驗證機械能守恒定律。如圖乙所示是該實驗得到的一條點跡清晰的紙帶，現(xiàn)要取A、B兩點來驗證實驗，已知電火花計時器每隔0.02 s打一個點。,熱點一 實驗原理及數(shù)據(jù)處理,請回答下列問題： (1)電火花計時器的工作電壓是_V。 (2)根據(jù)紙帶可以判斷，實驗時紙帶的_(填“左”或“右”)端和重物相連接。 (3)若x24.80 cm，則在紙帶上打下計數(shù)點B時的速度vB_m/s(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (4)若x1數(shù)據(jù)也已測出，則要驗證機械能守恒定律，實驗還需測出的物理量為_。,(5)經(jīng)過測量計算后，某同學畫出了如圖2所示的Eh圖線，h為重物距地面的高度，則圖2中表示動能隨高度變化的曲線為_(填“圖線A”或“圖線B”)。,(4)若x1數(shù)據(jù)已測出，則可求出在紙帶上打下計數(shù)點A時的速度，進而可求出A、B兩點動能的變化量，要驗證機械能守恒定律，則還要求出重力勢能的變化量，所以還要測出A、B之間的距離hAB。 (5)因重物在下落過程中做勻加速直線運動，所以高度越來越小，速度越來越大，動能越來越大，故圖2中表示動能隨高度變化的曲線為圖線B。 答案 (1)220 (2)左 (3)1.20 (4)A、B之間的距離或hAB (5)圖線B,變式訓練 1在進行“驗證機械能守恒定律”的實驗中：,(1)兩實驗小組同學分別采用了如圖3甲和乙所示的裝置，采用兩種不同的實驗方案進行實驗。 在圖甲中，下落物體應選擇密度_(選填“大”或“小”)的重物；在圖乙中，兩個重物的質(zhì)量關系是m1_m2(選填“”、“”、“”)； 采用圖乙的方案進行實驗，還需要的實驗器材有交流電源，刻度尺和_； 比較兩種實驗方案，你認為圖_(選填“甲”或“乙”)所示實驗方案更合理，理由是_。,(2)有一同學采用了圖甲所示的方案，選出一條紙帶如圖4所示，其中O點為起始點，A、B、C為三個計數(shù)點，打點計時器通以50 Hz交流電，在計數(shù)點A和B之間、B和C之間還各有一個點，重物的質(zhì)量為0.5 kg，g取98 m/s2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，打B點時重物的重力勢能比開始下落時減少了_ J，這時它的動能是_ J，根據(jù)上面這兩個數(shù)據(jù)你能得到的結(jié)論是：_。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),解析 (1)在甲圖中為了減小空氣阻力的影響，選擇體積小、密度大的重物；在圖乙中，m2在m1的拉力作用下向上運動，所以m1m2。兩重物質(zhì)量不等，分析系統(tǒng)損失的重力勢能是否近似等于增加的動能時，兩邊質(zhì)量不能約去，故需要天平測量兩重物的質(zhì)量。題圖乙中所示實驗還受到細線與滑輪的阻力的影響，機械能損失較大，故題圖甲所示實驗方案較為合理。,1實驗器材、裝置的改進 3實驗方案的改進 利用自由落體運動的閃光照片驗證機械能守恒定律。,熱點二 實驗的改進與創(chuàng)新,例2 利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖5所示：,(1)實驗步驟。 將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，將導軌調(diào)至水平。 用游標卡尺測量擋光條的寬度l9.30 mm。 由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離x_cm。 將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2。 從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間t1和t2。 用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。,(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所求物理量的表達式 滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1_和v2_。 當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1_和Ek2_。 在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少Ep_(重力加速度為g)。 (3)如果Ep_，則可認為驗證了機械能守恒定律。,變式訓練 2(2016河北邯鄲模擬)圖6為驗證小球做自由落體運動時機械能守恒的裝置圖。圖中O點為釋放小球的初始位置，A、B、C、D各點為固定速度傳感器的位置，A、B、C、D、O各點在同一豎直線上。,(1)已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間，則要完成實驗，還需要測量的物理量是_； A小球的質(zhì)量m B小球下落到每一個速度傳感器時的速度 C各速度傳感器與O點之間的豎直距離h D小球自初始位置至下落到每一個速度傳感器時所用的時間t (2)作出v2h圖像，由圖像算出其斜率k，當k_時，可以認為小球在下落過程中系統(tǒng)機械能守恒； (3)寫出對減小本實驗誤差有益的一條建議：_。,