實驗七驗證機(jī)械能守恒定律(限時40分鐘)1.[2023·廣東惠州模擬]用如圖甲的裝置驗證機(jī)械能守恒定律.(1)下列物理量需要測量的是,通過計算得到的是.(填寫字母代號)

A.重物質(zhì)量B.打點計時器所接交流電源的電壓大小C.重物下落的高度D.與下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度大小(2)設(shè)重物質(zhì)量為m、打點計時器的打點周期為T、重力加速度為g.圖乙是實驗中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E為相鄰的連續(xù)點.根據(jù)圖乙測得的x1、x2、x3、x4,寫出打點計時器在打B點到打D點過程中重物重力勢能減少量ΔEp=,以及動能增加量ΔEk=.

2.[2023·吉林長春模擬]某實驗小組利用重物自由下落來驗證機(jī)械能守恒定律,實驗裝置如圖甲所示.已知重物質(zhì)量為m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.(1)按圖示組裝好器材后,下列步驟合理的順序是.

①在紙帶下端掛上重物,穿過打點計時器,將重物拉至靠近打點計時器處;②釋放紙帶;③啟動開關(guān),使打點計時器打點;④從重物上取下紙帶;⑤關(guān)閉打點計時器電源.(2)某同學(xué)多次實驗后,挑選一條點跡清晰的紙帶,測量出紙帶上連續(xù)四個點A、B、C、D到起始點O的距離如圖乙所示.已知打點計時器的打點頻率為f,則從O點到B點的這段時間內(nèi),重物動能的增加量為.

(3)該同學(xué)利用紙帶上各點到O的距離h,計算出各點的速度v,以h為橫軸、v2為縱軸作出了如圖丙所示的圖線,若滿足,則可以證明在誤差允許的范圍內(nèi),重物的機(jī)械能守恒.

(4)在實驗中,某同學(xué)根據(jù)測得的數(shù)據(jù),通過計算發(fā)現(xiàn),重物動能的增加量略大于重力勢能的減少量,若測量與計算均無錯誤,則出現(xiàn)這一問題的原因可能是.

A.重物的質(zhì)量偏大B.交流電源的頻率偏大C.交流電源的頻率偏小D.重物下落時受到的阻力過大3.[2023·遼寧鞍山模擬]為了驗證物體沿光滑斜面下滑的過程中機(jī)械能守恒,某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌裝置(包括導(dǎo)軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計)進(jìn)行實驗.此外可使用的實驗器材還有:天平、游標(biāo)卡尺、刻度尺.(1)某同學(xué)設(shè)計了如下的實驗步驟,其中不必要的步驟是;

①在導(dǎo)軌上選擇兩個適當(dāng)?shù)奈恢肁、B安裝光電門Ⅰ、Ⅱ,并連接數(shù)字毫秒計;②用天平測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量m;③用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d;④通過導(dǎo)軌上的標(biāo)尺測出A、B之間的距離l;⑤調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌的傾斜狀態(tài);⑥將滑塊從光電門Ⅰ左側(cè)某處,由靜止開始釋放,從數(shù)字毫秒計讀出滑塊通過光電門Ⅰ、Ⅱ的時間Δt1、Δt2;⑦用刻度尺分別測量A、B點到水平桌面的高度h1、h2;⑧改變氣墊導(dǎo)軌傾斜程度,重復(fù)步驟⑤⑥⑦,完成多次測量.(2)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d時,游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示,則d=mm;某次實驗中,測得Δt1=11.60ms,則滑塊通過光電門Ⅰ的瞬時速度v1=m/s(保留3位有效數(shù)字);

(3)在誤差允許范圍內(nèi),若h1-h2=(用上述必要的實驗步驟直接測量的物理量符號表示,已知重力加速度為g),則認(rèn)為滑塊下滑過程中機(jī)械能守恒.

4.[2023·廣東汕頭模擬]某研究小組利用DIS實驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律.如圖甲,內(nèi)置有光電門的擺錘通過輕桿與轉(zhuǎn)軸O相連,擺錘通過遮光片時可記錄遮光時間.實驗時,擺錘從M點由靜止釋放,依次記錄其通過每個遮光片所對應(yīng)的時間t.用刻度尺測出每個遮光片距最低點N的高度h,擺錘質(zhì)量為m,重力加速度為g.(1)實驗前,用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d,其示數(shù)如圖乙,則d=mm.

(2)若以最低點N所在水平面為零勢能面,選用字母m、h、d、t、g表示物理量,則經(jīng)過某個遮光片時,擺錘的重力勢能Ep=,動能Ek=;對比通過各遮光片處擺錘的機(jī)械能E(E=Ep+Ek)是否相等,可判斷機(jī)械能守恒與否.

(3)為了更直觀地處理數(shù)據(jù),研究小組繪制了擺錘擺下過程中動能、重力勢能及機(jī)械能隨高度變化的圖像如圖丙所示,仔細(xì)對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),擺錘擺下過程中,重力勢能減少量(選填“大于”或“小于”)動能增加量.

5.[2023·遼寧大連模擬]小明同學(xué)用如圖甲所示的裝置驗證機(jī)械能守恒定律.一根細(xì)線系住鋼球,懸掛在鐵架臺上,鋼球靜止于A點.光電門固定在A的正下方,在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條.將鋼球拉至不同位置由靜止釋放,遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間t可由計時器測出,取v=dt作為鋼球經(jīng)過A點時的速度.記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數(shù)t,計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的重力勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk,就能驗證機(jī)械能是否守恒(1)用ΔEp=mgh計算鋼球重力勢能變化的大小,式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時的鋼球球心到之間的豎直距離.

A.鋼球在A點時的頂端B.鋼球在A點時的球心C.鋼球在A點時的底端(2)用ΔEk=12mv2計算鋼球動能變化的大小.利用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度,示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為mm.某次測量中,計時器的示數(shù)為0.002s,則鋼球的速度為v=m/s.(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字(3)下表為該同學(xué)的實驗結(jié)果:ΔEp/(10-2