學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精實驗7：驗證機(jī)械能守恒定律【例1】在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，有位同學(xué)按以下步驟進(jìn)行實驗操作:A。用天平稱出重錘和夾子的質(zhì)量B。固定好打點計時器,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計時器C。松開紙帶，接通電源,開始打點。并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點紙帶D.取下紙帶，挑選點跡清晰的紙帶,記下起始點O,在距離O點較近處選擇幾個連續(xù)計數(shù)點（或計時點),并計算出各點的速度值E。測出各點到O點的距離,即得到重錘下落高度F。計算出mghn和，看兩者是否相等在以上步驟中,不必要的步驟是；有錯誤或不妥的步驟是（填寫代表字母）；更正情況是：①,②，③,④。答案ABCDF①B中手應(yīng)抓住紙帶末端；②C中先接通電源，再松開紙帶;③D中應(yīng)選取離O點較遠(yuǎn)的點；④F中應(yīng)計算ghn和vn2?！纠?】某同學(xué)在做“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗時,不慎將一條選擇好的紙帶的前面部分損壞了,剩下部分紙帶上各點間的距離,他測出并標(biāo)在紙帶上,如圖實所示。已知打點計時器的周期是0。02s,重力加速度為9.8m/s2。(1）利用紙帶說明重錘(質(zhì)量為m）通過對應(yīng)于2、5兩點過程中機(jī)械能守恒。(2）說明為什么得到的結(jié)果是重錘重力勢能的減小量ΔEp稍大于重錘動能的增加量ΔEk?答案(1）重錘在對應(yīng)2、5兩點時的速度分別為v2=m/s=1.495m/sv5=m/s=2。06m/s則重錘在2、5兩點對應(yīng)過程的動能增加量為Ek=Ek5—Ek2=mv52—mv22=m(v52—v22）=1。004mJ而重錘在該過程中下落的距離為h=(3.18+3.56+3。94）×10—2m=10。68×則重錘在該過程減少的重力勢能為Ep=mg·h=1.047mJ在允許的實驗誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為Ek=Ep，即機(jī)械能守恒。(2）因重錘拖著紙帶下落時,空氣阻力和打點計時器的阻力做功而使重錘的機(jī)械能有損失【例3】如圖實乙所示，將包有白紙的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在馬達(dá)上并隨之轉(zhuǎn)動，使之替代打點計時器，當(dāng)燒斷掛圓柱棒的線后,圓柱棒豎直自由落下,毛筆就在圓柱棒白紙上畫出記號,如圖甲所示,測得記號之間的距離依次為26mm、42mm、58mm、74mm、90mm、106mm,已知馬達(dá)銘牌上有答案其方法如下：①由馬達(dá)銘牌“1440r/min”算出毛筆畫的線距的時間間隔為T=≈0.04s。②根據(jù)vn=算出任意選取的畫相鄰兩條線時圓柱棒的瞬時速度vD==m/s=1.25m/svC=m/s=1.65m/s故Ek=mvC2—mvD2=m(vC2—vD2）=m×(1。652—1.252）J=0.58mJ而—Ep=mg·CD=m×10×58×10—3J=0。58mJ可見Ek=-Ep【例4】一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系,他的實驗如下：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸，當(dāng)彈簧處于自然長度時，小鋼球恰好在桌子邊緣，如圖所示。讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為s。(1）請你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢能Ep與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地高度h、水平距離s等物理量的關(guān)系式.（2）彈簧長度的壓縮量x與對應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)下面的實驗數(shù)據(jù),你猜測彈簧的彈性勢能Ep與彈簧長度的壓縮量x之間有何關(guān)系？為什么?答案（1）Ep= （2)Ep=（c為常數(shù)）1.在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中,下列物理量中需要用工具測量的有（）,通過計算得到的有（）A.重錘的質(zhì)量 B.重力加速度C.重錘下落的高度 D。與重錘下落高度對應(yīng)的重錘瞬時速度答案CD2.在“驗證機(jī)械能守恒定律"的實驗中,有如下可供選擇的實驗器材:鐵架臺、電磁打點計時器以及復(fù)寫紙、紙帶、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。答案低壓直流電源、天平、秒表低壓交流電源、重錘、刻度尺3.如圖中甲、乙兩圖都是使用電磁打點計時器驗證機(jī)械能守恒定律的裝置示意圖,已知該打點計時器的打點頻率為50Hz.（1）這兩圖相比較，哪個圖所示的裝置較好？簡單說明為什么。（2）圖中的丙圖是采用較好的裝置并按正確的實驗步驟進(jìn)行實驗打出的一條紙帶,如果1、2兩點之間距離約等于2mm,可以說明1點的速度等于。如果1、2兩點之間距離明顯小于2mm,比如0.5mm答案（1)甲圖較好理由見解析（2)004.（2008·銀川模擬）（1）根據(jù)打出的紙帶,如圖,選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E,測出A點距起點O的距離為s0,點A、C間的距離為s1,點C、E間的距離為s2，交流電的周期為T，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為：a=.(2）在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中發(fā)現(xiàn),重錘減少的重力勢能總是大于重錘增加的動能,其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，我們可以通過該實驗裝置測定該阻力的大小.若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，還需要測量的物理量是(寫出名稱和符號），重錘在下落過程中受到的平均阻力的大小F=。答案（1）(2）重錘的質(zhì)量mm（g-）5.利用圖所示的裝置驗證機(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)位置的兩個光電門,當(dāng)光電門中有物體通過時與它們連接的光電計時器（都沒有畫出)能夠顯示擋光時間.讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.00×10-2s、2.00×10-2s.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=9.80（