题目内容

【题目】《验证机械能守恒定律》实验装置如图甲所示,某实验小组正确完成了一系列实验操作后,得到了一条图乙所示的打点纸带,选取纸带上某个清晰的点标为O,然后每两个打点取一个计数点,分别标为1、2、3、4、5、6,用刻度尺量出计数点1、2、3、4、5、6O点的距离h1h2h2h3h4h5h6

(1)已知打点计时器的打点周期为T,可求出各个计数点时刻对应的速度v1v2v3v4v5v6,其中v3的计算式为v3=________

(2)若重锤的质量是m,取打点O时刻重锤位置为重力势能的零势能点,分别算出各个计数点时刻对应重锤的势能Epi和动能Eki,计数点3时刻对应重锤的势能Ep3=________;接着在E-h坐标系中描点作出如图丙所示的Ek-hEp-h变化图线;求得Ek-h图线斜率是k1Ep-h图线斜率是k2,则k1k2关系为_________时机械能守恒.

(3)关于上述实验,下列说法正确的是_______

A.实验中必须用天平测出重锤的质量m

B.为了减小纸带阻力和空气阻力的影响,重锤质量应该适当大些

C.若实验纸带上打出点被拉长为短线,应适当调高电源电压

D.图丙Ek-h图线中,计数点1对应的描点偏差较大,可能是长度测量误差相对较大引起的

(4)关于该实验操作你还能提出哪些注意事项(至少1条)_________________________

【答案】 BD重锤从靠近打点计时器处释放,或调节打点计时器限位孔在同一竖直线上

【解析】

(1)从图中可以看出《验证机械能守恒定律》实验装置采用的是重物的下落运动,可以认为是匀变速运动,求某点的速度利用中间时刻的速度与某段时间内的平均速度相同.即v3=

(2)打计数点3时刻在打计数点0时刻的下方所以Ep3=-mg.重物下落机械能守恒,减少的重力势能等于增加的动能,所以

(3)A.根据机械能守恒有:mgh2-mgh1=mm重锤的质量m在等式两边都消去了,故不需要用天平测出重锤的质量m,A错误.

B.为了减小纸带阻力和空气阻力的影响,重锤质量应该适当大些,这样可以减少误差,B正确.

C.若实验纸带上打出点被拉长为短线,应适当调低电源电压,C正确.

D.计数点1对应的描点偏差较大,可能是长度测量误差相对较大引起的,D正确.

故选:BD.

(4)建议重锤应从靠近打点计时器处释放;或调节打点计时器限位孔在同一竖直线上,减少纸带与打点计时器间的摩擦;或重锤质量适当大些.

故答案:(1). (2). (3). (4). BD (5). 重锤从靠近打点计时器处释放或调节打点计时器限位孔在同一竖直线上,减少纸带与打点计时器间的摩擦;或重锤质量适当大些.

练习册系列答案
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【题目】如图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.

(1)完成下列实验步骤中的填空:

Ⅰ.平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列点迹均匀的点。

Ⅱ.按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。

Ⅲ.打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m。

IV.按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③

V.在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点,测量相邻计数点的间距x1,x2,…,求出与不同m相对应的加速度a。

Ⅵ.以砝码的质量m为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出﹣m关系图线,若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则m应成线性关系

(2)完成下列填空:

①本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和为m1,车的质量为M。

②设纸带上相邻两个计数点分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6来表示从O点开始各相邻两个计数点间的距离,用T表示相邻计数点的时间间隔,则该匀变速直线运动的加速度的表达式为a=_________________(用符号写出表达式,不要求计算).打E点时小车的速度大小为vE=________________m/s.(保留3位有效数字)

③图3为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为_____,小车的质量为_____

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