题目内容

某同学设计图甲所示实验验证物块A、B组成的系统机械能守恒．物块B装有一宽度很小的挡光片，测得挡光片宽度为d，A和B（含挡光片）的质量分别为m1和m2．系统由静止释放，当挡光片通过光电门（固定光电门的装置未画出）时，可通过计算机系统记录挡光时间△t．改变挡光片到光电门的距离h，重复实验，采集多组数据（A未碰到滑轮）．

（1）若某次记录的挡光时间为△t1则挡光片到达光电门处时B的速度大小为
d
△t
d
△t
．
（2）该同学设想：若根据采集到的数据能得到图乙所示的直线，就能说明物块A、B组成的系统机械能守恒，按照这个设想，图线的纵坐标可以是
1
△t2
1
△t2
（选填“△t”、“△t2”、“
1
△t
”或“
1
△t2
”），若得到该图线的斜率为k，则可计算重力加速度的大小为
kd2(m2+m1)
2(m2-m1) 
kd2(m2+m1)
2(m2-m1) 
（用k、d、m1和m2表示）
（3）在实际运动过程中系统动能的增加量△EK小于系统势能的减少量△Ep，指出产生这个系统误差除空气阻力外的两个原因：
绳和滑轮有摩擦
绳和滑轮有摩擦
；
绳有一定的质量
绳有一定的质量
．
分析：（1）B经过光电门时的瞬时速度可近似认为是B经过光电门的平均速度．
（2）根据数学知识可知，得出图象若为直线，则可很容易的判断两个物理量之间的关系；根据图象的物理意义求出图象的斜率大小，再得出物体的重力加速度大小．
（3）绳和滑轮有摩擦，绳有一定的质量都会使得实际运动过程中系统动能的增加量△EK小于系统势能的减少量△Ep．
解答：解：（1）B经过光电门时的瞬时速度可近似认为是B经过光电门的平均速度
挡光片到达光电门处时B的速度大小为v=
d
△t
，
（2）m1、m2组成的系统为研究对象，
动能的增加量△Ek=
1
2
（m1+m2）v2=
1
2
（m1+m2）(
d
△t
)2
重力势能的减小量△Ep=（m2-m1）gh
因此只要比较二者是否相等，即可验证系统机械能是否守恒．
即
1
2
（m1+m2）(
d
△t
)2=（m2-m1）gh
所以按照这个设想，图线的纵坐标可以是
1
△t2
，即
1
△t2
=
2(m2-m1)g
(m1+m2)d2
h
k=
2(m2-m1)g
(m1+m2)d2

所以重力加速度的大小g为
kd2(m2+m1)
2(m2-m1) 
．
（3）在实际运动过程中系统动能的增加量△EK小于系统势能的减少量△Ep，指出产生这个系统误差除空气阻力外的两个原因：绳和滑轮有摩擦，绳有一定的质量．
故答案为：（1）
d
△t

（2）
1
△t2
，
kd2(m2+m1)
2(m2-m1) 

（3）绳和滑轮有摩擦，绳有一定的质量
点评：本题全面的考查了验证机械能守恒定律中的数据处理问题，要熟练掌握匀变速直线运动的规律以及功能关系，增强数据处理能力．
练习册系列答案
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用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点．对纸带上的点痕进行测量，即验证机械能守恒定律．
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤
A．安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．释放悬挂纸袋的架子，然后接通电源开关打出一条纸带；
E．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是
BCD
BCD
．（将字母填在横线处）
（2）通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高试验的准确程度．某同学利用上图所示实验装置打出了纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v2为纵轴划出了如图乙的图线．图线的斜率k与当地的重力加速度g的关系是
k=2g
k=2g
．图线未过原点O，可能是实验操作时
先释放重物，后接通电源开关
先释放重物，后接通电源开关
．

某同学设计图甲所示实验验证物块A、B组成的系统机械能守恒．物块B装有一宽度很小的挡光片，测得挡光片宽度为d，A和B（含挡光片）的质量分别为m1和m2．系统由静止释放，当挡光片通过光电门（固定光电门的装置未画出）时，可通过计算机系统记录挡光时间△t．改变挡光片到光电门的距离h，重复实验，采集多组数据（A未碰到滑轮）．

（1）若某次记录的挡光时间为△t1则挡光片到达光电门处时B的速度大小为     ．

（2）该同学设想：若根据采集到的数据能得到图乙所示的直线，就能说明物块A、B组成的系统机械能守恒，按照这个设想，图线的纵坐标可以是       （选填“△t”、“ △t2”、“”或“”），若得到该图线的斜率为k，则可计算重力加速度的大小为     （用k、d、m1和m2表示）

（3）在实际运动过程中系统动能的增加量△EK小于系统势能的减少量△Ep，指出产生这个系统误差除空气阻力外的两个原因：        ；         ．

 
某同学设计图甲所示实验验证物块A、B组成的系统机械能守恒．物块B装有一宽度很小的挡光片，测得挡光片宽度为d，A和B（含挡光片）的质量分别为m1和m2．系统由静止释放，当挡光片通过光电门（固定光电门的装置未画出）时，可通过计算机系统记录挡光时间△t．改变挡光片到光电门的距离h，重复实验，采集多组数据（A未碰到滑轮）．

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（1）若某次记录的挡光时间为△t1则挡光片到达光电门处时B的速度大小为______．
（2）该同学设想：若根据采集到的数据能得到图乙所示的直线，就能说明物块A、B组成的系统机械能守恒，按照这个设想，图线的纵坐标可以是______（选填“△t”、“△t2”、“
1
△t
”或“
1
△t2
”），若得到该图线的斜率为k，则可计算重力加速度的大小为______（用k、d、m1和m2表示）
（3）在实际运动过程中系统动能的增加量△EK小于系统势能的减少量△Ep，指出产生这个系统误差除空气阻力外的两个原因：______；______．
某同学设计图甲所示实验验证物块A、B组成的系统机械能守恒．物块B装有一宽度很小的挡光片，测得挡光片宽度为d，A和B（含挡光片）的质量分别为m1和m2．系统由静止释放，当挡光片通过光电门（固定光电门的装置未画出）时，可通过计算机系统记录挡光时间△t．改变挡光片到光电门的距离h，重复实验，采集多组数据（A未碰到滑轮）．

（1）若某次记录的挡光时间为△t1则挡光片到达光电门处时B的速度大小为______．
（2）该同学设想：若根据采集到的数据能得到图乙所示的直线，就能说明物块A、B组成的系统机械能守恒，按照这个设想，图线的纵坐标可以是______（选填“△t”、“△t2”、“”或“”），若得到该图线的斜率为k，则可计算重力加速度的大小为______（用k、d、m1和m2表示）
（3）在实际运动过程中系统动能的增加量△EK小于系统势能的减少量△Ep，指出产生这个系统误差除空气阻力外的两个原因：______；______．

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