第8講實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、裝置與器材打點(diǎn)計(jì)時器、交流電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺(帶鐵夾)、導(dǎo)線。二、實(shí)驗(yàn)步驟1.安裝器材:將打點(diǎn)計(jì)時器固定在鐵架臺上,用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時器與電源相連。2.打紙帶:用手豎直提起紙帶,使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時器下方附近,先接通電源,再松開紙帶,讓重物自由下落,打點(diǎn)計(jì)時器就在紙帶上打出一系列的點(diǎn),取下紙帶,換上新的紙帶重打幾條(3～5條)。3.選紙帶:從打出的幾條紙帶中選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。三、數(shù)據(jù)處理方案一:利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算代入mghn和,如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),mghn和mvn2相等,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。方案二:任取兩點(diǎn)計(jì)算(1)任取兩點(diǎn)A、B,測出hAB,算出mghAB。算出的值。(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),若mghABmvB2-mvA2,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。方案三:圖像法從紙帶上選取多個點(diǎn),測量從第一個點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h,并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2,然后以v2為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出v2-h圖像。若在誤差允許的范圍內(nèi)圖像是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。四、注意事項(xiàng)21.打點(diǎn)計(jì)時器要豎直:安裝打點(diǎn)計(jì)時器時要豎直架穩(wěn),使其兩限位孔在同一豎直線上,以減小摩擦阻力。2.重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的。3.應(yīng)先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時器正常工作,后松開紙帶讓重物下落。4.某時刻的瞬時速度的計(jì)算應(yīng)用不能用或vn=gt來計(jì)算5.此實(shí)驗(yàn)中不需要測量重物的質(zhì)量。五、誤差分析1.系統(tǒng)誤差本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過程中要克服阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時器阻力)做功,故重物動能的增加量ΔEk稍小于其重力勢能的減少量ΔEp,即ΔEk<ΔEp,這屬于系統(tǒng)誤差,改進(jìn)的方法是調(diào)整器材的安裝,盡可能地減小摩擦阻力,選用質(zhì)量大,體積小的物體作重物,以減小空氣阻力的影響。2.偶然誤差本實(shí)驗(yàn)的另一個誤差來源于長度的測量,屬于偶然誤差。減小誤差的方法是測下落距離時都從O點(diǎn)測量,一次將各打點(diǎn)對應(yīng)的下落高度測量完,或者多次測量取平均值?？键c(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)[例1]【實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作】(2024·貴州貴陽模擬)(1)如圖甲所示為探究機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理圖。下列說法正確的是。A.所選重物質(zhì)量越大越好B.重物必須由靜止釋放C.釋放前應(yīng)讓紙帶自由下垂D.若電火花計(jì)時器的頻率變?yōu)?1Hz,則測出的速度大小偏小3(2)實(shí)驗(yàn)中,得到一條如圖乙所示的紙帶,已知打點(diǎn)計(jì)時器打出O點(diǎn)時重物的速度為0。已知打點(diǎn)計(jì)時器的周期為T,重力加速度為g,若下落過程中機(jī)械能守恒,則滿足等式(用圖乙中所給字母表示)。(3)某同學(xué)畫出了v2-h圖像,h是計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)O的距離,v是該計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度,下列判斷正確的是。A.若圖像是一條過原點(diǎn)的直線,則重物下落過程中機(jī)械能一定守恒B.若圖像是一條過原點(diǎn)的直線,則重物下落過程中機(jī)械能可能不守恒C.若圖像是一條不過原點(diǎn)的直線,則重物下落過程中機(jī)械能一定不守恒【答案】(1)D(2)(hD-hB)2=8T2ghC(3)B【解析】(1)所選重物質(zhì)量太大的話,紙帶無法承受重物的質(zhì)量,故A錯誤;因?yàn)榭梢酝ㄟ^紙帶上的點(diǎn)測算出在每個點(diǎn)處重物的速度,所以重物不需要由靜止釋放,故B錯誤;為減小阻力,釋放前應(yīng)讓紙帶豎直拉直,故C錯誤;若電火花打點(diǎn)計(jì)時器的頻率變?yōu)?1Hz,則周期變小,兩點(diǎn)間距離變小,但計(jì)算時仍用原頻率數(shù)值,則測出的速度大小偏小,故D正確。(2)根據(jù)勻加速直線運(yùn)動中中間時刻速度等于平均速度可知若下落過程中機(jī)械能守恒,則滿足等式mghCmvc2-0,化簡得(hD-hB)2=8T2ghC。(3)若下落過程中機(jī)械能守恒,則滿足等式化簡得v2=2ghC,在v2-h圖像中,若圖像是一條過原點(diǎn)的直線,且斜率等于2g,則重物下落過程中機(jī)械能守恒。若圖像是一條不過原點(diǎn)的直線,可能是所研究的過程初速度不為零,機(jī)械能不一定不守恒,故B正確,A、C錯誤。[例2]【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析】(2025·安徽合肥階段檢測)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,交變電流的頻率為50Hz。重物從高處由靜止開始下落,打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打出一系列的點(diǎn),該同學(xué)在紙帶上每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn),依打點(diǎn)先后順序編號為0、1、2、3、4、……4(1)由于不小心,幾條紙帶都被撕斷了,則在B、C、D三段紙帶中,與紙帶A屬于同一條的應(yīng)該是。ACBD(2)這名同學(xué)又重做該實(shí)驗(yàn)并挑選出一條點(diǎn)跡清晰的完好紙帶進(jìn)行測量分析,如圖乙所示,其中零點(diǎn)為起始點(diǎn)。根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù),可得打點(diǎn)3時重物的速度為m/s;已知重物質(zhì)量為200g,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s2,則從點(diǎn)0到點(diǎn)3,重物的重力勢能減少量|ΔEp|=J,動能增加量|ΔEk|=J(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。(3)第(2)小問中|ΔEk|與|ΔEp|的大小不相等,出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是。A.重物質(zhì)量的測量值偏大B.接通電源前釋放了紙帶C.存在空氣阻力和摩擦力【答案】(1)B(2)4.091.721.67(3)C5【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的推論可知x2-x1=aT2=9.7cm,x5-x2=3aT2,解得x5=69cm,故與紙帶A屬于同一條的應(yīng)該是B。(2)對于勻變速直線運(yùn)動,中間時刻的速度等于平均速度,打點(diǎn)3時重物的速度為v3m/s≈4.09m/s,重物的重力勢能變化量的絕對值|ΔEp|=mgh=0.2×9.8×0.880J≈1.72J,動能增加量|ΔEk|mv32×0.2×4.092J≈1.67J。(3)勢能減少量與動能增加量的表達(dá)式中均有質(zhì)量,所以重物質(zhì)量的測量不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,故A錯誤;接通電源前釋放了紙帶會使第(2)小問中|ΔEk|略大于|ΔEp|,故B錯誤;空氣阻力與紙帶和限位孔之間的摩擦力做負(fù)功可導(dǎo)致|ΔEk|略小于|ΔEp|,故C正確?？键c(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[例3]【實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新】(2025·廣西南寧開學(xué)考試)某同學(xué)用如圖所示裝置研究機(jī)械能守恒定律。裝置中的標(biāo)尺盤可測定擺錘做圓周運(yùn)動下落的高度h,利用光電門可測得擺錘通過光電門的速度v。已知重力加速度為g。該同學(xué)某次實(shí)驗(yàn)時讓擺錘從A點(diǎn)由靜止開始釋放。(1)若該次實(shí)驗(yàn)中機(jī)械能守恒,應(yīng)驗(yàn)證的表達(dá)式為(用題中字母表示)。(2)該次實(shí)驗(yàn)中測得擺錘通過C點(diǎn)的機(jī)械能偏大的原因可能是(填標(biāo)號)。A.光電門在C的下方B.擺錘在擺動的過程中有空氣阻力(3)若該次實(shí)驗(yàn)機(jī)械能守恒,取A點(diǎn)所在高度重力勢能為0,則擺錘擺到左側(cè)最高點(diǎn)時,重力勢能(選填“>”“<”或“=”)0。【答案】(1)g【解析】(1)設(shè)擺錘的質(zhì)量為m,由機(jī)械能守恒定律有mgmv2,則應(yīng)驗(yàn)證的表達(dá)式為gv2。6(2)光電門在C的下方,導(dǎo)致C點(diǎn)的測量速度偏大,則機(jī)械能偏大,故A正確;擺錘在擺動的過程中有空氣阻力,因空氣阻力做負(fù)功,導(dǎo)致機(jī)械能減小,故B錯誤。(3)若該次實(shí)驗(yàn)機(jī)械能守恒,取A點(diǎn)所在高度重力勢能為0,則擺錘擺到左側(cè)最高點(diǎn)時,此位置與A點(diǎn)等高,故重力勢能等于0。[例4]【實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膭?chuàng)新】(2025·重慶沙坪壩開學(xué)考試)利用圖甲所示的裝置研究均勻規(guī)則定滑輪的轉(zhuǎn)動動能。一根足夠長的輕細(xì)繩一端纏繞在滑輪邊緣,另一端與質(zhì)量為2m、帶有擋光條的小物體A連接,A放在動摩擦因數(shù)為0.5的斜面上,A與滑輪之間的繩與斜面平行,距頂端L處有一光電門。將A從斜面頂端由靜止釋放,測得A通過光電門處的速度v。采用半徑均為R但質(zhì)量M不同的定滑輪進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),測得多組-M數(shù)據(jù)如下表所示。L、g、m、R為已知量,不計(jì)滑輪轉(zhuǎn)軸處摩擦,繩與滑輪不打滑。與M數(shù)據(jù)記錄表滑輪質(zhì)量Mm0.8m0.6m0.4m0.2m(1)若A上的擋光條寬為d,經(jīng)過光電門時的擋光時間為Δt,則A通過光電門處的速度v=。(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù),在圖乙坐標(biāo)系中作出-M圖像。(3)上述圖像的縱截距表示了當(dāng)滑輪的質(zhì)量M=0時,A物體通過光電門的速度平方的倒數(shù),由此可求得sinθ=。(4)利用表中的第1組數(shù)據(jù),可以推出質(zhì)量m的滑輪以角速度ω轉(zhuǎn)動時其轉(zhuǎn)動的動能Ek=。(用m、R、ω表示)【答案】(1)(2)圖見解析(3)(4)mR2ω27【解析】(1)A通過光電門的時間極短,則通過光電門的速度。(2)作出-M圖像如圖所示。(3)上述圖像的縱截距表示了當(dāng)滑輪的質(zhì)量M=0時,A物體通過光電門的速度平方的倒數(shù),即,由能量關(guān)系可知×2mv2=2mgLsinθ,由此可求得sin。(4)當(dāng)滑輪的質(zhì)量為m時,根據(jù)第1組數(shù)據(jù)可知,,即v2,由能量關(guān)系可得2mgLsinθ=Ek+×2mv2,其中v=Rω,解得EkmR2ω2。[例5]【實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新】(2025·重慶沙坪壩開學(xué)考試)李華利用氣墊導(dǎo)軌“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。將氣墊導(dǎo)軌水平放置,滑塊放在最右側(cè),并通過輕繩連接托盤和砝碼。測得遮光條的寬度為d,托盤和砝碼總質(zhì)量為m,滑塊與遮光條的總質(zhì)量為M。實(shí)驗(yàn)開始時,將滑塊移至圖示位置,測得遮光條到光電門距離為l(d<l),由靜止釋放滑塊,讀出遮光條通過光電門的遮光時間為t。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,不計(jì)一切摩擦和空氣阻力。(1)請選擇合適的研究對象,寫出驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律所需要滿足的表達(dá)式。(2)某次實(shí)驗(yàn)中李華測量得滑塊和遮光條的質(zhì)量M=400.0g、托盤和砝碼的質(zhì)量m=100.0g、遮光條寬度d=0.45cm,滑塊靜止釋放時遮光條中點(diǎn)與光電門光源之間距離l=60.00cm,遮光條遮光時間t=3.05ms,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s2。則遮光條通過光電門時v=m/s,測量過程中系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp=J,系統(tǒng)增加的動能總和為ΔEk=J。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)8(3)若測量相對誤差可判定驗(yàn)證成功,則李華同學(xué)的實(shí)驗(yàn)是否成功?若成功請回答“成功”,若不成功,請寫出一條實(shí)驗(yàn)失敗可能的原因。(2)1.480.5880.548(3)不成功,氣墊導(dǎo)軌未調(diào)水平,滑輪有摩擦或者托盤受到空氣阻力等【解析】(1)若托盤和砝碼及滑塊(包括遮光條)組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則系統(tǒng)減少的勢能等于系統(tǒng)增加的動能,得(2)遮光條通過光電門時m/s≈1.48m/s。測量過程中系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp=mgl=0.1×9.8×0.6J=0.588J,系統(tǒng)增加的動能總和為根據(jù)李華實(shí)驗(yàn)不成功,原因可能是氣墊導(dǎo)軌未調(diào)水平,滑輪有摩擦或者托盤受到空氣阻力等。[例6]【數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新】(2024·廣西貴港模擬)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。輕桿兩端固定兩個完全相同的小球P、Q,桿可以繞固定于O點(diǎn)且垂直于紙面的水平軸在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。O點(diǎn)正下方有一光電門,當(dāng)小球P經(jīng)過最低點(diǎn)時,激光恰好照在球心所在位置。已知重力加速度為g,用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑為d。(1)P、Q從水平位置由靜止釋放,當(dāng)小球P通過最低點(diǎn)時,與光電門連接的數(shù)字計(jì)時器顯示的擋光時間為Δt,計(jì)算得到小球P經(jīng)過最低點(diǎn)時的速度vP=。(2)兩小球P、Q球心間的距離為L,P、Q兩球球心到轉(zhuǎn)軸O點(diǎn)的距離之比為2∶1,當(dāng)滿足gL=(用d、Δt表示)時,即驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。(3)若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的動能增加量總是比重力勢能減少量小,以下可能的影響因素有(填字母)。A.小球運(yùn)動過程受到空氣阻力的影響B(tài).球心間距離L的測量值偏小9C.小球P運(yùn)動到最低點(diǎn)時,球心位置比光電門略高【答案】(2)()2(3)A【解析】(1)由題可知,小球P經(jīng)過最低點(diǎn)的速度(2)由于P、Q兩球的角速度相等,圓周運(yùn)動的半徑之比為2∶1,故二者的線速度之比為2∶1,即當(dāng)系統(tǒng)重力勢能的減少量時,系統(tǒng)動能的增加量整理可得即成立即可。(3)由于空氣阻力做負(fù)功的影響,導(dǎo)致系統(tǒng)的動能增加量總是比重力勢能減少量小,故A正確;球心間距離L的測量值偏小,會導(dǎo)致重力勢能的變化量偏小,故B錯誤;小球P運(yùn)動到最低點(diǎn)時,球心位置比光電門略高,導(dǎo)致實(shí)際擋光時間Δt偏小,會導(dǎo)致速度偏大,故動能的增加量偏大,故C錯誤。(滿分:70分)1.(12分)(2024·浙江6月選考卷,16)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,(1)下列操作正確的是。(2)實(shí)驗(yàn)獲得一條紙帶,截取點(diǎn)跡清晰的一段并測得數(shù)據(jù)如圖所示,已知打點(diǎn)的頻率為50Hz,則打點(diǎn)“13”時,重錘下落的速度大小為m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(3)某同學(xué)用紙帶的數(shù)據(jù)求出重力加速度g=9.77m/s2,并用此g值計(jì)算得出打點(diǎn)“1”到“13”過程重錘的重力勢能減少值為5.09m,另計(jì)算得動能增加值為5.08m(m為重錘質(zhì)量)則該結(jié)果(選填“能”或“不能”)驗(yàn)證機(jī)械能守恒,理由是。A.在誤差允許范圍內(nèi)B.沒有用當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭【答案】(1)A(2)3.34(3)能A【解析】(1)應(yīng)手提紙帶上端使紙帶豎直,同時使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時器,由靜止釋放。故選A。(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中間時刻的瞬時速度等于該過程平均速度可得打點(diǎn)“13”時,重錘下落的速度大小(3)可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒;理由是“在誤差允許范圍內(nèi),重錘的重力勢能減少值等于動能增加值”。故選A。2.(15分)(2025·海南海口階段檢測)如圖甲所示是用“落體法”驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置?，F(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺、電火花打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平、交流電源?；卮鹣铝袉栴}:(1)為完成此實(shí)驗(yàn),除了現(xiàn)有的器材,還需要的器材是。(2)實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為50Hz,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取9.80m/s2,所用重錘的質(zhì)量為1.00kg,實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,如圖乙所示,把第一點(diǎn)記作O,另選連續(xù)的4個點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn),經(jīng)測量知道A、B、C、D到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm,根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重錘由O運(yùn)動到C點(diǎn),重力勢能的減少量等于J,動能的增加量等于J(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。(3)某同學(xué)利用他自己實(shí)驗(yàn)時打出的紙帶,測量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時器打下的第一個點(diǎn)的距離h,算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度v,然后以h為橫軸,v2為縱軸作出了如圖丙所示的圖線。圖線的斜率近似等于。A.19.6B.9.8C.4.90(4)若第(2)問中計(jì)算結(jié)果是動能增加量小于重力勢能減少量,主要原因是。A.未測重錘的質(zhì)量B.使用的重錘的質(zhì)量大,體積小C.先接通電源,后釋放紙帶D.重錘和紙帶下落時受到阻力【答案】(1)刻度尺(2)7.627.57(3)B(4)D【解析】(1)為完成此實(shí)驗(yàn),除了現(xiàn)有的器材,還需要刻度尺測量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。(2)由O運(yùn)動到C點(diǎn),重錘重力勢能的減少量為ΔEp=mghOC=1.00×9.8×77.76×10-2J≈7.62J。C點(diǎn)的速度大小為所以動能的增加量為(3)根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mg所以h,由此可知,題圖丙中圖線的斜率表示重力加速度。故選B。(4)重錘下落過程,存在一定的空氣阻力和摩擦力做負(fù)功,使增加的動能總是小于減少的重力勢能。故選D。3.(12分)(2024·河南周口階段檢測)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,光滑平整水平長木板左側(cè)放置一個光滑平整的斜面,光電門固定在水平木板上,把一個金屬小球從斜面上高為h處由靜止釋放,金屬球通過光電門的時間為t,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)用游標(biāo)卡尺測出金屬球的直徑d。(2)如果關(guān)系式h=成立,則表明機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。(3)多次改變金屬球在斜面上釋放位置的高度h,用圖像法處理數(shù)據(jù),以為x軸,以h為y軸,將實(shí)驗(yàn)中記錄的多組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)、連線,如果得到的圖像是一條斜率為 且過原點(diǎn)的直線,則機(jī)械能守恒定律成立。(3)【解析】(2)若金屬球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒,則應(yīng)有mghmv2,其中,則可得,如果關(guān)系式成立,則表明機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。(3)若金屬球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒,則有h=,因此用圖像法處理數(shù)據(jù)時,若以為x軸,以h為y軸,則該圖像的斜率為。4.(15分)(2025·江蘇南通開學(xué)考試)某實(shí)驗(yàn)小組利用光電門遮光時可測速度的特性來做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置主體如圖甲所示。(1)將寬度d=0.5cm的黑色膠帶等間隔貼在(選填“透明塑料”或“鐵質(zhì)”)直尺上,相鄰膠帶中心線之間的距離Δh=2.5cm。(2)圖乙為某條膠帶在刻度尺上的位置,該膠帶右側(cè)邊緣所對應(yīng)的讀數(shù)為cm。(3)將光電門固定在鐵架臺上,由靜止豎直釋放直尺,測得第1個和第4個膠帶通過光電門的時間間隔分別為t1和t4。已知直尺質(zhì)量m=0.4kg,t1=0.010s,則第1個膠帶經(jīng)過光電門時直尺的動能為J(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(4)在誤差允許范圍內(nèi),若關(guān)系式(用Δh、d、t1、t4、g表示)成立,說明直尺下落過程中機(jī)械能守恒。(5)有同學(xué)認(rèn)為,直尺上黑色膠帶的寬度d不是足夠小,導(dǎo)致膠帶通過光電門時直尺的動能計(jì)算值比真實(shí)值偏小。你是否同意該同學(xué)的觀點(diǎn)?請簡要說明理由。【答案】(1)透明塑料(2)3.00(3)0.050見解析【解析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知,因鐵質(zhì)直尺不透光,應(yīng)將黑色膠帶等間隔貼在透明塑料直尺上。(2)由題圖乙可知,刻度尺的最小刻度為1mm,則該膠帶右側(cè)邊緣所對應(yīng)的讀數(shù)為3.00cm。(3)根據(jù)題意可知,第1個膠帶經(jīng)過光電門時的速度為則第1個膠帶經(jīng)過光電門時直尺的動能為(4)第4個膠帶經(jīng)過光電門時的速度為從第1個到第4個膠帶通過光電門時,直尺下落過程中重力勢能的減少量為ΔEp=mg×3Δh,若直尺機(jī)械能守恒,則聯(lián)立可得若關(guān)系式2成立,說明直尺下落過程中機(jī)械能守恒。(5)同意該同學(xué)的觀點(diǎn),由于測量的是膠帶通過光電門的平均速度,由勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律可知此速度等于膠帶通過光電門的中間時刻的速度,實(shí)驗(yàn)原理中測量的是膠帶中間位置的速度,由于d不是足夠小,膠帶通過光電門