机械能守恒定律实验.doc

机械能守恒定律实验
o
A
B
C
3.13
4.86
7.02
1．在验证机械能守恒定律的实验中，质量m = 1.0kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，“O”为打点计时器打下的第一个点，如图所示，相邻记数点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2。求：（计算结果保留2位有效数字）

（1）所选纸带第一、二点之间的距离应接近
(2)打点计时器打下记数点B时，物体的速度vB= ；
(3)从打下点O到记数点B的过程中，物体重力势能的减小量△EP = ，动能的增加量△EK = ；
（4）根据上面的计算结果，可得到的结论是
（5）根据题中提供的条件，可求出重锤实际下落的加速度a=
(6)实验操作规范，数据测量及数据处理准确的前提下，该实验测得的△EP 也一定略大于△EK ，这是实验存在系统误差的必然结果，该系统误差产生的主要原因：

答案：（1）2mm；（2）0.97m/s；（3）0.48J；0.47J；（4）误差允许的范围内，物体自由下落，机械能守恒；或 减少的重力势能等于增加的动能，机械能守恒；（5）a=9.7 m/s2；（6）原因是重锤和纸带都受到阻力的作用，机械能有损失。
2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50 Hz，当地重力加速度的值为9．80 m/s2，重物的质量为m．若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到打点计时器所打下的第一个点的距离如图所示，相邻计数点时间间隔为0．02 s，那么：（计算结果保留3位有效数字）

（1）纸带的________端与重物相连（填“左”、“右”）；
（2）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=____________m/s；
（3）从起点O到计数点B的过程中重力势能减少量是ΔEp=___________ ，此过程中物体动能的增加量ΔEk=_____ _____
（4）由此可得到的结论是：
（5）势能减小量ΔEp总是略大于动能增加量ΔEk，原因是：
（6）若要尽量减少这个系统误差，可采取的俩个措施是：
答案：⑴左； ⑵0.980； ⑶0.491m ；0.480m；（4）误差允许的范围内，机械能守恒；（5）重锤和纸带都受到阻力的作用，机械能有损失；（6）重物选用密度大质量大的；打点计时器应该竖直安装，让限位孔与纸带运动方向相同
3．验证机械能守恒定律的实验中，重锤从高处由静止下落，拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图所示，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0=14.21cm，点A、C间的距离为s1=7.22cm，点C、E间的距离为s2=8.78cm，已知重锤质量m=1.00kg，当地重力加速度g=9.8m/s2，电源频率50Hz，则：（计算结果保留3位有效数字）
（1）打下计数点B时，重锤的速度vC= m/s；
（2）在打下O点到C点的这段时间内，重锤的重力势能减少量为 J，动能增加量为 J；
（3）由此可得到的结论是：
（4）利用这个装置也可以测量重锤下落的实际加速度a，则a= ；经过计算可知，测量值比当地重力加速度的真实值要小，其主要原因是：
E
A
B
C
D
s2
s1
O
s0

答案：（1）2.00；（2）2.10；2.00；（3）误差允许的范围内，机械能守恒；（4）9.75m/s2；重锤和纸带都受到阻力的作用
4．验证机械能守恒定律的实验中，质量为m的重锤从高处由静止下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，如图所示：

①选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，已知打点周期为T，用以上给出的已知量写出C点速度的表达式为vC= ，打点计时器在打下O点到C点的这段时间内，重锤的重力势能的减少量为 ，利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a，则加速度的表达式为a= 。
②在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总大于重锤增加的动能，其主要原因是重锤带着纸带下落过程中存在着阻力的作用，若已知当地的重力加速度的值为g，用题目中给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力大小f= 。

5．在《验证机械能守恒定律》的实验中，打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.8m/s2.实验选用重锤质量为0.1kg，从所打纸带中选择一条合适的纸带，此纸带第1、2点间的距离接近 。纸带上连续的点A、B、C、D至第1个点O的距离如图所示，则重锤从O运动到C，重力势能减少 J重锤经过C时的速度为 m/s，其动能增加 J（所有计算结果保留小数点后两位）。
单位：cm
答案：2mm 0.55 J. 3.30 m/s 0.54 J
6．如图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用的交流电的频率为50Hz，查的当地的重力加速度g=9.80 m/s2，测的所用的重物的质量为1.00kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示。把第一个点记做O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点。经测量知道A、B、C、D个点到O点的距离为62.99cm、70.14 cm、77.76 cm、85.37 cm。根据以上数据可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于___________J；动能的增加量为____________J；（取3位有效数字）。

答案：7.62J 7.60J

7．验证“机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法：
(1)用公式mv2=mgh时，对纸带上起点的要求是 ；为此，所选择的纸带第一、二两点间距应接近 。
(2)若实验中所用重锤质量m=1 kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤的速度vB= ，重锤动能EkB= 。从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是 ，因此可得出的结论是 ．（计算结果保留2位有效数字）

(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴，画出的图像应是图中的 ，图线的斜率表示 ．

答案：(1)初速度等于零；2 mm．(2)0.59 m/s；0.17J ； 0.17 J；在实验误差范围内，重锤动能的增加等于重锤重力势能的减少．(3)C；重力加速度g

8．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用的电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2，测得所用的重物质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图所示)，把第一个点记为O，另选连续的4个点A，B，C，D作为测量的点，经测量知道A，B，C，D各点到O点的距离分别为62.99 cm，70.18 cm，77.76 cm，85.73 cm．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于 J，动能的增加量等于 J(取三位有效数字)．

答案：7.62 7.56