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專題26 驗證機械能守恒定律實驗 1．(2018義烏選考模擬)某同學采用如圖1甲所示的裝置進行“驗證機械能守恒定律”實驗。 圖1 (1)除了圖甲裝置中的器材之外，還必須從圖乙中選取實驗器材，其名稱是________； (2)指出圖甲裝置中不合理的地方(一處)__________________________； (3)小明同學得到了如圖丙的一條紙帶，讀出0、4兩點間的距離為________cm； (4)已知打點計時器的電源頻率為50 Hz，打下計數(shù)點5時紙帶速度的大小為________m/s(保留2位有效數(shù)字)。 【參考答案】　(1)刻度尺　(2)重錘離打點計時器太遠 (3)3.10　(4)0.91 2．(6分) （2019云南大姚一中模擬）如圖所示，氣墊導軌上滑塊的質(zhì)量為M，懸掛鉤碼的質(zhì)量為m，遮光條寬度為d，氣源開通后滑塊在牽引力的作用下先后通過兩個光電門的時間為Δt1和Δt2.當?shù)刂亓铀俣葹間. (1)若光電計時器還記錄了滑塊從光電門1到光電門2的時間Δt，用上述裝置測量滑塊加速度，加速度的表達式為________(用所給物理量表示)． (2)用上述裝置探究滑塊加速度a與滑塊質(zhì)量M及滑塊所受拉力F的關系時，要用鉤碼重力代替繩子的拉力，則m與M之間應滿足關系 _____________________________________________________________. (3)若兩光電門間的距離為l，用上述裝置驗證系統(tǒng)在運動中的機械能守恒．滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，滿足關系式____________________(用所給物理量表示)時，滑塊和鉤碼系統(tǒng)機械能守恒．正常情況下，在測量過程中，系統(tǒng)動能的增加量總是________(填“大于”、“等于”或“小于”)鉤碼重力勢能的減少量． 【名師解析】 (1)滑塊通過光電門1和2的速度分別為v1＝、v2＝，根據(jù)加速度定義式可知加速度a＝＝. 【參考答案】(1)a＝(2分)　(2)m遠小于M(1分) (3)mgl＝(M＋m)[()2－()2](2分)　小于(1分) 故答案為：，二；小球與桌面之間的摩擦力，近些。 根據(jù)平拋運動的分位移公式求解平拋的初速度；彈簧彈性勢能的減小量等于小球動能的增加量，發(fā)現(xiàn)s與x成正比例關系，由此可知彈簧的彈性勢能與x的二次方成正比； 本實驗視桌面為光滑的，實際上是存在摩擦力的，為減少實驗誤差，小球射出位置距離桌面右邊緣應該近些。 本題關鍵明確實驗原理，然后根據(jù)平拋運動的分運動公式列式并結(jié)合表格數(shù)據(jù)分析，不難。 4．[2018安徽宣城調(diào)研]如圖甲所示，一位同學利用光電計時器等器材做“驗證機械能守恒定律”的實驗．有一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球由A處由靜止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得A、B間的距離為H(H?d)，光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為t，當?shù)氐闹亓铀俣葹間.則： (1)如圖乙所示，用游標卡尺測得小球的直徑d＝________ mm. (2)小球經(jīng)過光電門B時的速度表達式為________． (3)多次改變高度H，重復上述實驗，作出隨H的變化圖象如圖丙所示，當圖中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直徑d滿足表達式__________________時，可判斷小球下落過程中機械能守恒． (4)實驗中發(fā)現(xiàn)動能的增加量ΔEk總是稍小于重力勢能的減少量ΔEp，增加下落高度后，則ΔEp－ΔEk將________(選填“增大”“減小”或“不變”)． (4)因為該過程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，ΔEp－ΔEk增大． 【參考答案】 (1)7.25　(2)v＝　 (3)2gH0t＝d2 (4)增大 5．（10分）某實驗小組進行“驗證機械能守恒定律”的實驗。 （1）甲同學用圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，將電火花計時器固定在鐵架臺上，把紙帶的下端固定在重錘上，紙帶穿過電火花計時器，上端用紙帶夾夾住，接通電源后釋放紙帶，紙帶上打出一系列的點，所用電源的頻率為50 Hz，實驗中該同學得到一條點跡清晰的紙帶如圖2所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點。紙帶連續(xù)的計時點A、B、C、D至第1個點O的距離如圖2所示，已知重錘的質(zhì)量為1.00 kg，當?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8 m/s2，從起始點O到打下C點的過程中，重錘重力勢能的減少量為Ep=_________J，重錘動能的增加量為ΔEk=_________J，從以上數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是______________________________________。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。 （2）乙同學利用上述實驗裝置測定當?shù)氐闹亓铀俣?。他打出了一條紙帶后，利用紙帶測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數(shù)點對應的速度v，以h為橫軸，以為縱軸畫出了如圖3所示的圖線。由于圖線明顯偏離原點，若測量和計算都沒有問題，其原因可能是___________________。乙同學測出該圖線的斜率為k，如果阻力不可忽略，則當?shù)氐闹亓铀俣萭_____k（選填“大于”、“等于”或“小于”）。 （3）丙同學用如圖4所示的氣墊導軌裝置來驗證機械能守恒定律，由導軌標尺可以測出兩個光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，窄遮光板依次通過兩個光電門的時間分別為t1、t2，經(jīng)分析討論，由于滑塊在氣墊導軌上運動時空氣阻力很小，為此還需測量的物理量是 ，機械能守恒的表達式為 。 【參考答案】．（10分） （1）5.50（2分） 5.45（2分） 在實驗誤差允許的范圍內(nèi)重錘下落的過程中機械能守恒（1分） （2）先釋放重錘，后接通電源（1分） 大于（1分） （3）滑塊的質(zhì)量M和砂桶的質(zhì)量m（1分） （3）通過測量紙帶上各計數(shù)點的數(shù)據(jù)，根據(jù)上面的計算判定系統(tǒng)機械能的變化關系，在誤差允許范圍內(nèi)，若ΔEk=ΔEp，則系統(tǒng)機械能守恒。