第七章機(jī)械能守恒定律第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1．在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，有同學(xué)按以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：A．用天平稱出重錘和夾子的質(zhì)量．B．固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連著重錘的紙帶穿過限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．C．松開紙帶，接通電源，開始打點(diǎn)．并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點(diǎn)紙帶．D．取下紙帶，挑選點(diǎn)跡清晰的紙帶，記下起始點(diǎn)O，在距離O點(diǎn)較近處選擇連續(xù)幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(或計(jì)時(shí)點(diǎn))，并計(jì)算出各點(diǎn)的速度值．E．測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，即得到重錘下落的高度．F．計(jì)算出mghn和eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)，看兩者是否相等．在以上步驟中，不必要的步驟是________；有錯(cuò)誤或不妥的步驟是________(填寫代表字母)；更正情況是①________，②________，③________，④________．解析：本實(shí)驗(yàn)的目的是要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即比較重錘在下落過程中重力勢(shì)能的減少量ΔEp與動(dòng)能的增加量ΔEk是否相等，如果操作不當(dāng)或錯(cuò)誤，就會(huì)增大重錘和紙帶所受阻力，導(dǎo)致機(jī)械能損耗過大，無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模疄榱吮ＷC實(shí)驗(yàn)成功和減少機(jī)械能損耗，在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)遵照注意事項(xiàng)，因此本題可對(duì)照實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和圍繞減小誤差方面進(jìn)行考慮．因本實(shí)驗(yàn)是通過比較重力勢(shì)能的減少量ΔEp是否等于動(dòng)能的增加量ΔEk來驗(yàn)證機(jī)械能守恒的，不需要知道動(dòng)能的具體數(shù)值，因而不需要測(cè)出重物(含重錘和夾子)的質(zhì)量，故步驟A是多余的．有錯(cuò)誤或不妥的步驟是B、C、D、F.原因和更正辦法分別是：B中“讓手盡量靠近”應(yīng)改為“讓重錘盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”，因打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始工作應(yīng)從與重錘靠近的紙帶開始打點(diǎn)，不致留下過長的空白紙帶，紙帶也不宜過長，約40cm即可．C中應(yīng)先接通電源，后松開紙帶．因?yàn)橹挥挟?dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后再讓重錘下落，才可保證打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重錘的初速度為零，并且使紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)是清晰的小點(diǎn)．D中應(yīng)將“距離O點(diǎn)較近處”改為“距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處”，因?yàn)樗〉母饔?jì)數(shù)點(diǎn)應(yīng)盡量是重錘自由下落運(yùn)動(dòng)的真實(shí)記錄，而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源開始工作后不一定很快就能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)開始的幾個(gè)點(diǎn)比較密集，會(huì)增加長度測(cè)量的誤差．F中應(yīng)改為“ghn和eq\f(1,2)veq\o\al(2,n)”，因本實(shí)驗(yàn)中是通過比較重錘的重力勢(shì)能減少量mghn和動(dòng)能增加量eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)的大小來達(dá)到驗(yàn)證的目的，對(duì)于同一個(gè)研究對(duì)象(重錘)來說，質(zhì)量是一定的，故只需比較ghn和eq\f(1,2)veq\o\al(2,n)就能達(dá)到目的．答案：見解析2.某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．頻閃儀每隔s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2kg時(shí)刻t2t3t4t5速度/(m·s－1)(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5＝________m/s.(2)從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增加量ΔEp＝________J，動(dòng)能減少量ΔEk＝________J.(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．由上述計(jì)算得ΔEp________ΔEk(選填“>”“<”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是___________________.解析：(1)v5＝eq\f＋,×2)cm/s＝408cm/s＝4.08m/s.(2)由已知條件知：h25＝＋＋cm＝72.5cm＝0.725ΔEp＝mgh25＝××J＝J，ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,5)＝eq\f(1,2)××－J＝J.(3)由(2)中知ΔEp<ΔEk，因?yàn)榇嬖诳諝庾枇Φ仍?，?dǎo)致重力勢(shì)能的增加量小于動(dòng)能的減少量．答案：(1)(2)(3)＜原因見解析3.現(xiàn)利用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．圖中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×10－2s、×10－2s．已知滑塊質(zhì)量為2.00kg，滑塊沿斜面方向的長度為5.00cm，光電門1和2之間的距離為0.54m，g取9.80m(1)滑塊經(jīng)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.解析：(1)v1＝eq\f(L,t1)＝eq\f×10－2,×10－2)m/s＝1.00m/s.v2＝eq\f(L,t