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1、课时训练21 实验:验证机械能守恒定律题组一 实验原理与步骤1.(多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中,要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加,以下步骤仅是实验中的一部分,在这些步骤中多余的或错误的有( )A.用天平称出重物的质量B.把打点计时器固定到铁架台上,并用导线把它和低压交流电源连接起来C.把纸带的一端固定到重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,把重物提升到一定高度D.接通电源,待打点稳定后释放纸带E.用停表测出重物下落的时间解析:在“验证机械能守恒定律”的实验中,需验证重力势能减少量mgh和动能增加量mv2之间的大小关系,若机械能守恒,则
2、有mgh=mv2成立,两边都有质量,可约去,即验证gh=v2成立即可,故无需测质量,A选项多余;对E选项,测速度时,用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔,无需用停表测量,因此E选项也多余。答案:AE2.在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量中要用工具测量的有 ,通过计算得到的有 。 A.重锤的质量B.初始时重锤距地面的高度C.重锤下落的高度D.与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度解析:通过实验原理可知,重锤下落的高度要用毫米刻度尺直接量出,下落这一高度时对应的速度由中间时刻的瞬时速度等于那一段时间内的
3、平均速度求出,故需用工具测量的是C,通过计算得到的是D。答案:C D3.某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤:A.用天平称出重物的质量B.把纸带固定到重物上,并把纸带穿过打点计时器,提升到一定高度6C.拆掉导线,整理仪器D.断开电源,调整纸带,重做两次E.用停表测出重物下落的时间F.用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离,记录数据,并计算出结果,得出结论G.把打点计时器接到低压直流电源上H.接通电源,释放纸带I.把打点计时器接到低压交流电源上J.把打点计时器固定到桌边的铁架台上上述实验步骤中错误的是 ,可有可无的是 ,其余正确且必要的步骤按实
4、验操作顺序排列应是 。(均只需填步骤的代号) 解析:对于物理实验,掌握实验原理和操作方法是最基本的要求。只有掌握了实验原理,才能判断出实验步骤中哪些是错误的,哪些是正确且必要的。只有亲自动手进行认真的操作,才能将实验步骤按正确的顺序排列。上述实验步骤中错误的是E和I,因为实验中不需要测定时间,打点计时器应使用低压交流电源。可有可无的实验步骤是A。其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是JGBHDCF。答案:E、I A JGBHDCF题组二 实验数据处理和注意事项4.如图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带。有关尺寸在图中已注明。我们选中n点
5、来验证机械能守恒定律。下面举一些计算n点速度的方法,其中正确的是( )①n点是第n个点,则vn=gnT②n点是第n个点,则vn=g(n-1)T③vn=④vn=A.①③B.①②③C.③④D.①③④6解析:速度不能用v=gt或v=计算,因为只要认为加速度为g,机械能当然守恒,即相当于用机械守恒定律验证机械能守恒定律。况且用v=gt计算出的速度比实际值大,会得出机械能增加的结论,而因为摩擦阻力的影响,机械能应该减小,所以速度应从纸带上直接测量计算。答案:C5.在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。查得当地的重力加速度g=9.8
6、0m/s2,测得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,把第1个点记为O点,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62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。(1)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。(保留三位有效数字) (2)实验中产生系统误差的原因主要是 ,为了减小误差,悬挂在纸带下的重物的质量应选择 。 (3)如果以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据
7、绘出的-h图线是 ,该线的斜率等于 。 解析:(1)先判定D点的可靠性,即判定sBC-sAB是否等于sCD-sBC。如相等(或在误差范围内),D点就可靠(在D点之前重物做自由落体运动),就可利用vC=求出重物在C点的速度,EkC=。则重力势能的减少量ΔEp=mgh,h是O点到C点的距离。故ΔEp=mgh=1.00×9.80×0.7776J≈7.62J。由于vC=m/s≈3.888m/s,所以动能的增加量ΔEk=×1.00×3.8882J≈7.56J。(2)产生系统误差的原因是打点计时器限位孔对纸带有摩擦力,选择质量较大的重物可减小摩擦力的影响。(3
8、)以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的-h图线是
