题目内容

在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中
(1)备有如下器材:A.打点计时器;B.直流电源;C.交流电源;D.纸带;E.带夹子的重物;F.秒表;G.刻度尺;H.天平;I.导线;J.铁架台;.其中该实验不需要的器材是
 
(填字母代号)
(2)实验中,质量m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落,打点计时器在纸带上打下一系列的点,如图,相邻计数点时间间隔为0.04s,P为纸带运动的起点,从打P到打下B过程中物体重力势能的△EP=
 
J,在此过程中物体动能的增加量△EK=
 
J(已知当地的重力加速度g=9.8m/s2,答案保留三位有效数字).用v表示各计数点的速度,h表示各计数点到P点的距离,以v2/2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的v2/2-h图线,若斜率等于某个物理量的数值时,说明重物下落过程中机械能守恒,该物理量是
 

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分析:(1)需要打点计时器利用纸带求瞬时速度,打点计时器需要连接交流电源,根据实验原理以及数据处理方法选择需要的器材.
(2)物体重力势能的减少量△EP=mgh,物体动能的增加量△EK=
1
2
mv2,由所验证方程结合数学知识推导出图象斜率的物理意义.
解答:解:(1)需要打点计时器利用纸带求瞬时速度,故需要AD,
打点计时器需要交流电源,故需要C不需要B,
实验中验证的是重物减少的重力势能与增加的动能是否相等,故需要E,
为了测量纸带上两点间的距离进而利用两点间的平均速度等于中点时的瞬时速度求出瞬时速度需要用刻度尺,
打点计时器固定在铁架台上,故需要J,
连接打点计时器与电源时还需要导线I,
打点计时器在纸带上打出点能够实现计时功能,故不需要秒表F,
验证机械能守恒定律时即需要验证mgh=
1
2
mv2,可以看出两边质量m可以约掉,不需要称量出,故不需要天平H,
故不需要的是:BFH.
(2)物体重力势能的减少量△EP=mgh=1.00×9.8×23.25×10-2=2.28J
B点的速度v=
AC
2T
=
(32.50-15.5)×10-2
2×0.04
=2.125m/s
物体动能的增加量△EK=
1
2
mv2=
1
2
×1.00×2.1252≈2.26J
根据机械能守恒定律:mgh=
1
2
mv2
得:
v2
2
=gh
由数学知识知图线的斜率等于g:当地的重力加速度.
故答案为:(1)BFH;(2)2.28J;2.26J;当地的重力加速度.
点评:从实验原理出发是根本.根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出某点的速度进一步可以求出其动能的大小,根据机械能守恒定律的内容可以求出需要验证的表达式.
练习册系列答案
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在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中,有如下器材:
A.打点计时器B.低压交流电源(附导线)
C.天平(附砝码)D.铁架台(附夹子)
E.重锤(附夹子)F.纸带
G.秒表H.复写纸
(1)其中不必要的器材是
CG
CG
;还缺少的器材是
毫米刻度尺
毫米刻度尺

(2)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律.已知当地的重力加速度g=9.80m/s2.实验小组选出一条纸带如图乙所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点(静止点),A、B、C为三个计数点,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,测得h1=12.01cm,h2=19.15cm,h3=27.85cm.打点计时器电源为50Hz的交流电.若重锤质量为m,根据以上数据可以求得:当打点计时器打到B点时,重锤的重力势能比开始下落时减少了
1.88m
1.88m
J;此时重锤的动能比开始下落时增加了
1.96m
1.96m
J,根据计算结果可以知道该实验小组在做实验时出现的问题可能是
做实验时先释放了纸带然后再合上打点计时器的电键(或“接通打点计时器是重锤已经具有初速度”、“重锤下落初速度不为零”、“释放纸带时手抖动了”等等)
做实验时先释放了纸带然后再合上打点计时器的电键(或“接通打点计时器是重锤已经具有初速度”、“重锤下落初速度不为零”、“释放纸带时手抖动了”等等)
(找出一种原因即可);
(3)如果重锤下落高度为h时对应的速度为v,以
v2
2
为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出
v2
2
-k
图线,则图线斜率的数值在理论上等于
g(或重力加速度)
g(或重力加速度)

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