課時(shí)作業(yè)(二十二)實(shí)驗(yàn)、探究：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律班級(jí)：_姓名：_1.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中有如下可供選擇的器材：鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙、紙帶(帶夾子)、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)其中不必要的器材是_，缺少的器材是_2利用如圖所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案： 第2題圖A用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t，通過vgt計(jì)算出瞬時(shí)速度vB用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過v計(jì)算出瞬時(shí)速度vC根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過h計(jì)算出高度hD用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v以上方案中只有一種正確，正確的是_(填入相應(yīng)的字母)3與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間現(xiàn)利用圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律圖乙中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為30，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與它們連接的光電計(jì)時(shí)器都沒有畫出讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.00102 s、2.00102 s已知滑塊質(zhì)量為2.00 kg，滑塊沿斜面方向的寬度為5.00 cm，光電門1和2之間的距離為0.540 m，g9.80 m/s2，取滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度為其平均速度甲乙第3題圖(1)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1_m/s，通過光電門2時(shí)的速度v2_m/s：(2)滑塊通過光電門1、2之間的動(dòng)能增加量為_J，重力勢(shì)能的減少量為_J.4在“探究恒力做功與機(jī)械能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中(裝置如圖甲): (1) 下列說法哪一項(xiàng)是正確的_(填選項(xiàng)前字母)A平衡摩擦力時(shí)必須將砝碼通過細(xì)線掛在小車上B為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量C實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放(2) 圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz.則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為_m/s(保留三位有效數(shù)字)甲乙第4題圖5某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，可以提供輸出電壓為6 V的交流電和直流電，交流電的頻率為50 Hz.重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)測(cè)量并分析，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律甲乙(1)他進(jìn)行了下面幾個(gè)操作步驟 A按照?qǐng)D示的裝置安裝器件B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上C用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量D先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；E測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；F根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于其增加的動(dòng)能其中沒有必要進(jìn)行的步驟是_，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是_(填選項(xiàng)字母)(2)這位同學(xué)進(jìn)行正確測(cè)量后挑選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析，如圖乙所示，其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C、D、E、F為六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)根據(jù)紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)，可得出打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度為_m/s.(保留3位有效數(shù)字)(3)他根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)算出各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，并以為縱軸、以h為橫軸，作畫出的h圖象，應(yīng)是圖丙中的_丙丁第5題圖(4)他進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)存在較大誤差，為此對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，用如圖丁所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：通過電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門B時(shí)，通過與之相連的毫秒計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)記錄擋光時(shí)間t，用毫米刻度尺測(cè)出A、B之間的距離h，用游標(biāo)卡尺測(cè)得小鐵球的直徑d.重力加速度為g.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小鐵球下落過程中球心通過光電門中的激光束則小鐵球通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v_如果d、t、h、g滿足關(guān)系式_，就可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(5)比較兩個(gè)方案，改進(jìn)后的方案相比原方案的最主要的優(yōu)點(diǎn)是：_6在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)有的器材為： 帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重物、天平回答下列問題：(1) 為完成此實(shí)驗(yàn)，除以上的器材，還需要的器材有_A毫米刻度尺B秒表C012V的直流電源D012V的交流電源(2) 在實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.8m/s2，實(shí)驗(yàn)選用的重物質(zhì)量m1kg，紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C到打下第一點(diǎn)O的距離如圖所示，則從打下O點(diǎn)至B點(diǎn)的過程中，重物重力勢(shì)能的減少量Ep_J，動(dòng)能的增加量Ek_J(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)第6題圖(3) 通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，Ep_Ek(選填“小于”“大于”或“等于”)，這是因?yàn)開7某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置來探究“功與速度變化的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)中，小車經(jīng)過光電門時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下：第一步：用螺旋測(cè)微器測(cè)得擋光片的寬度d如圖乙所示，則d_mm.第7題圖第二步：把擋光片固定在小車上，把小車放到軌道上，用細(xì)線一端與小車連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤，第三步：保持軌道水平，在砝碼盤里放適量砝碼，讓小車由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，釋放后，記錄光電門的擋光時(shí)間t，測(cè)出光電門距離擋光片前端的距離x，第四步：小車仍由同一點(diǎn)靜止釋放，僅移動(dòng)光電門，改變x，多次實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)，第五步：關(guān)閉電源，通過分析小車位移與速度變化的關(guān)系來研究合外力做功與速度變化的關(guān)系(2)實(shí)驗(yàn)中，該小組同學(xué)通過研究小車位移x與擋光時(shí)間t的關(guān)系從而得到合外力做功與速度變化的關(guān)系，為了使圖象呈現(xiàn)線性關(guān)系，該組同學(xué)應(yīng)作_圖象(填序號(hào)) AxtBxCxt2 Dx8如圖為某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住，輕繩另一端固定將輕繩拉至水平后由靜止釋放，在最低點(diǎn)附近放置一組光電門，如圖測(cè)出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)通過光電門的時(shí)間t，再用游標(biāo)卡尺測(cè)出小圓柱的直徑d，重力加速度為g.第8題圖(1) 某同學(xué)測(cè)出了懸點(diǎn)到圓柱重心的距離為l，若等式gl_成立，則可驗(yàn)證小圓柱下擺過程機(jī)械能守恒；(2) 若小圓柱下擺過程中在誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒，用天平測(cè)出小圓柱的質(zhì)量為m，則小圓柱下擺到最低點(diǎn)時(shí)繩子上拉力的理論值為_；(3) 若在懸點(diǎn)O處安裝一個(gè)拉力傳感器，且在最低點(diǎn)時(shí)拉力傳感器測(cè)出繩子上拉力比理論值偏大些，請(qǐng)分析可能的原因(寫出1條即可)_.