1/4實驗七驗證機械能守恒定律1.在“驗證機械能守恒定律”實驗中，小王用如圖甲所示的裝置，讓重物從靜止開始下落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖乙所示。O點是打下的第一個點，A、B、C和D為另外4個連續(xù)打下的點。（1）為了減小實驗誤差，對體積和形狀相同的重物，實驗時選擇密度大的理由是。（2）已知交流電頻率為50Hz，重物質量為200g，當?shù)刂亓铀俣萭＝9.80m/s2，則從O點到C點，重物的重力勢能變化量的絕對值｜ΔEp｜＝J、C點的動能EkC＝J（計算結果均保留3位有效數(shù)字）。（3）比較EkC與｜ΔEp｜的大小，出現(xiàn)這一結果的原因可能是（填選項前字母）。A.工作電壓偏高B.存在空氣阻力和摩擦力C.接通電源前釋放了紙帶2.（2024·山西運城統(tǒng)考）某同學用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律?；瑝K和遮光條的總質量為M，槽碼共有6個，每個槽碼的質量均為m。（1）先用游標卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d＝mm。（2）實驗開始前要調整氣墊導軌水平，不掛槽碼和細線，接通氣源，輕推滑塊使其從軌道右端向左端運動，如果發(fā)現(xiàn)遮光條通過光電門2的時間小于通過光電門1的時間，則可調節(jié)旋鈕P使軌道左端（選填“升高”或“降低”）一些，直到再次輕推滑塊使其從軌道右端向左端運動，遮光條通過光電門2的時間等于通過光電門1的時間。（3）取走光電門1，細線上懸掛6個槽碼，讓滑塊從氣墊導軌上A點（圖中未標出）由靜止釋放，記錄滑塊通過光電門2時，遮光條擋光時間，測出A點到光電門2的距離為x，若式子（用給出的物理量符號表示）成立，則機械能守恒定律得到驗證。3.利用如圖甲所示的裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。已知打點計時器打點周期T＝0.02s，重力加速度為g。（1）甲同學實驗時進行了如下操作，其中正確的是（選填選項前的字母）。A.需使用天平測出重物的質量B.安裝打點計時器盡量使兩個限位孔在同一豎直線上C.重復操作時盡量讓重錘從同一位置開始下落D.測量紙帶上某點A到第一個點間的距離h，利用v＝2gh計算A（2）甲同學從打出的紙帶中選出符合要求的一條紙帶，如圖乙所示（其中一段紙帶圖中未畫出）。圖中O點為打出的起始點，且速度為零。選取在紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F作為計數(shù)點。測出C、D、E點距起始點O的距離分別為h1、h2、h3，由此可計算出打點計時器打下D點時重物下落的瞬時速度vD＝m/s（結果保留3位有效數(shù)字）。用m表示重物的質量，在誤差允許的范圍內，若滿足表達式mgh2＝，則可認為重物下落過程中機械能守恒（用給出的已知物理量的符號表示）。（3）乙同學想用圖像法處理數(shù)據(jù)。他在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應計數(shù)點的重物速度v，進而描繪出v22-h圖像。請你幫他分析確定判斷的依據(jù)：要想說明機械能是守恒的，則圖線應該是一條過原點的直線，且斜率等于4.（2024·九省聯(lián)考吉林）某同學設計實驗驗證機械能守恒定律，裝置如圖（a）所示。一質量為m、直徑為d的小球固定于釋放裝置上，在小球正下方固定四個光電門，調節(jié)各光電門的中心，使其與小球的球心均在同一豎直線上。由靜止釋放小球，記錄小球通過每個光電門的擋光時間，重力加速度為g。（1）若測得某光電門的中心與釋放點的豎直距離為h，小球通過此光電門的擋光時間為Δt，則小球從釋放點下落至此光電門中心時的動能增加量ΔEk＝，重力勢能減小量ΔEp＝（用題中字母表示）；（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，作出ΔEk-ΔEp的圖像，如圖（b）所示，若圖中虛線的斜率k≈，則可驗證機械能守恒定律；（3）經過多次重復實驗，發(fā)現(xiàn)小球經過第三個光電門時，ΔEk總是大于ΔEp，下列原因中可能的是。A.第三個光電門的中心與釋放點的豎直距離測量值偏大B.第三個光電門的中心偏離小球下落時球心所在的豎直線C.小球下落過程中受到空氣阻力的作用5.為了驗證物體沿光滑斜面下滑的過程中機械能守恒，某學習小組用如圖甲所示的氣墊導軌裝置（包括導軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計）進行實驗。此外可使用的實驗器材還有：天平、游標卡尺、刻度尺。（1）某同學設計了如下的實驗步驟，其中不必要的步驟是；①在導軌上選擇兩個適當?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量m；③用游標卡尺測量遮光條的寬度d；④通過導軌上的標尺測出A、B之間的距離l；⑤調整好氣墊導軌的傾斜狀態(tài)；⑥將滑塊從光電門Ⅰ左側某處，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改變氣墊導軌傾斜程度，重復步驟⑤⑥⑦，完成多次測量。

（2）用游標卡尺測量遮光條的寬度d時，游標卡尺的示數(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，若h1－h(huán)2＝（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），則認為滑塊下滑過程中機械能守恒；（4）寫出兩點產生誤差的主要原因：。

實驗七驗證機械能守恒定律1.（1）阻力與重力之比更?。ɑ蚱渌侠斫忉專?）0.5470.588（3）C解析：（1）在驗證機械能守恒定律時阻力與重力之比越小越好，密度大的重物受到的阻力與重力之比更小。（2）由圖中可知O、C之間的距離為xOC＝27.90cm，因此機械能的減少量為｜ΔEp｜＝mgxOC＝0.2×9.8×0.2790J≈0.547J，勻變速運動時間中點的速度等于這段時間的平均速度，因此vC＝xBD2T＝0因此動能的增加量為EkC＝12mvC2＝12×0.2×2.4252（3）工作電壓偏高不會影響實驗的誤差，存在摩擦力會使重力勢能的減少量大于動能的增加量，只有提前釋放了紙帶，紙帶的初速度不為零，下落到同一位置的速度偏大才會導致動能的增加量大于重力勢能的減少量，故選C。2.（1）3.60（2）升高（3）6mgx＝12（M＋6m）解析：（1）該游標卡尺游標尺為20分度值，則其精度為0.05mm，主尺讀數(shù)為3mm，游標尺讀數(shù)為12×0.05mm＝0.60mm，則可得遮光條的寬度為d＝3mm＋12×0.05mm＝3.60mm。（2）遮光條通過光電門2的時間小于通過光電門1的時間，說明滑塊做加速運動，說明左端偏低，因此需要通過調節(jié)旋鈕P使軌道左端升高一些。（3）根據(jù)題意可知，若6mgx＝12（M＋6m）dt23.（1）B（2）1.92m（h3－h(huán)1解析：（1）實驗要驗證的關系式中兩邊都有m，可消掉，則該實驗不需用天平測出重物的質量，選項A錯誤；安裝打點計時器盡量使兩個限位孔在同一豎直線上，以減小打點計時器與紙帶之間的摩擦力，選項B正確；重復操作時沒必要讓重錘從同一位置開始下落，選項C錯誤；應該根據(jù)某點的瞬時速度等于某段時間的平均速度來計算A點的速度，若利用v＝2gh計算A點的速度相當于間接使用了機械能守恒定律，這樣就失去了驗證的價值，選項D（2）打點計時器打下D點時重物下落的瞬時速度vD＝xCE2T＝0D點的速度可表示為vD＝h用m表示重物的質量，在誤差允許的范圍內，若滿足表達式mgh2＝12mvD則可認為重物下落過程中機械能守恒。（3）根據(jù)mgh＝12mv2，可得12v2＝gh，則若機械能守恒，則v22-h圖像應該是一條過原點的直線4.（1）12m（dΔt）2mgh（2）1（解析：（1）小球經過光電門中心時的速度為v＝dΔt，則小球從釋放點下落至此光電門中心時的動能增加量為ΔEk＝12mv2－0＝12m（dΔt）2，小球從釋放點下落至此光電門中心時的重力勢能減小量（2）根據(jù)機械能守恒定律可得ΔEk＝ΔEp，則作出ΔEk-ΔEp的圖像中虛線的斜率k≈1，則可驗證機械能守恒定律；（3）第三個光電門的中心與釋放點的豎直距離測量值偏大，則ΔEp的測量值偏大，使得ΔEk小于ΔEp，故A錯誤；第三個光電門的中心偏離小球下落時球心所在的豎直線，使得擋光寬度小于小球的直徑，小球經過光電門的擋光時間偏小，則速度測量值偏大，ΔEk的測量值偏大，使得ΔEk大于ΔEp，故B正確；小球下落過程中受到空氣阻力的作用，使得減少的重力勢能有一部分轉化為內能，則ΔEk小于ΔEp，故C錯誤。5.（1）②④（2）5.000.431（3）12g（4）滑塊在下滑過程中受到空氣阻力作用，產生誤差；遮光條寬度不夠窄，測量速度不準確，產生誤差解析：（1）滑塊沿光滑的斜面下滑過程機械能守恒，需要通過光電門測量通過滑塊運動的速度v＝d滑塊下滑過程中機械能守恒，減少的重力勢能轉化為動能mg（h1－h(huán)2）＝