题目内容

如图为验证机械能守恒定律的实验打下的纸带，纸带上的点都是连续打下的点．已知打点计时器所用交流电源周期为T，重力加速度为g．量得1、2、3各点到起点O的长度是：h1，h2，h3．已知重锤质量为m，从起点O到2点重锤重力势能减少量为
mgh2
mgh2
，动能增加量为
1
2
m(
h3-h1
2T
)2
1
2
m(
h3-h1
2T
)2
．事实上重锤重力势能的减少量与动能的增加量不会严格相等，主要误差原因是
纸带与打点计时器间有摩擦阻力
纸带与打点计时器间有摩擦阻力
．（写出一条即可）
分析：纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．
解答：解：利用匀变速直线运动的推论
v2=
x13
2t
=
h3-h1
2T

重物由0点运动到2点时，重物的重力势能的减少量△Ep=mgh2
Ek2=
1
2
mv22=
1
2
m(
h3-h1
2T
)2
（3）事实上重锤重力势能的减少量与动能的增加量不会严格相等，原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力，或存在空气阻力，机械能损失．
故答案为：mgh2；
1
2
m(
h3-h1
2T
)2；纸带与打点计时器间有摩擦阻力．
点评：运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．
要注意单位的换算．
要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．
练习册系列答案
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如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题
（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有
AD
AD
．（填入正确选项前的字母）
A、米尺    B、秒表    C、4～6V的直流电源    D、4～6V的交流电源
（2）实验中误差产生的原因有
纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差
纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差
．（写出两个原因）
（3）有4条用打点计时器（所用交流电频率为50Hz）打出的纸带 A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的．为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3．请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为
C
C
．（已知当地的重力加速度为9.791m/s2）
A.61.0mm  65.8mm  70.7mm   B.41.2mm  45.1mm  53.0mm
C.49.6mm  53.5mm  57.3mm   D.60.5mm  60.6mm  u.61.0mm．
如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．

（1）实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h．某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案．
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度；
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v=
2gh
计算出瞬时速度；
C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h=
v2
2g
计算出高度h；
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v．
以上方案中只有一种正确，正确的是
D
D
．（填入相应的字母）
（2）某同学按照正确操作选的纸带如图所示，其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50Hz，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中（单位：cm），重锤的质量为m=0.1kg，重力加速度g=9.80m/s2．根据以上数据当打点计时器打到D点时，重物重力势能的减少量为
0.190
0.190
J，动能的增加量为
0.186
0.186
J．（要求计算数值保留三位有效数字）
（3）实验中误差产生的原因
①下落过程中存在阻力作用；②长度的测量时存在误差；
①下落过程中存在阻力作用；②长度的测量时存在误差；
．（写出两个原因）
（4）通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以
1
2
v2
1
2
v2
为纵轴，以
h
h
为横轴，根据实验数据作出图线．若在实验误差允许的范围内，图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律．
（5）该装置也可用于精度要求不是很高的重力加速度g的测量，依据第（2）问中选取的纸带可计得重力加速度g
9.69
9.69
m/s2．
如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题．
（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有
AD
AD
．（填入正确选项前的字母）
A．米尺
B．秒表
C.4～6V的直流电源
D.4～6V的交流电源
（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
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．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．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．
其中操作不当的步骤是
B
B
．
（3）实验中误差产生的原因有
纸带与打点计时器之间有摩擦，重锤下落过程中受到空气阻力等．
纸带与打点计时器之间有摩擦，重锤下落过程中受到空气阻力等．
．（写出两个原因）
（4）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度．的数值．根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如下图所示．使用交流电的频率为，则计算重锤下落的加速度的表达式a=
(s3+s4-s1-s2)f2
4
(s3+s4-s1-s2)f2
4
．（用sΘ、sΡ、s?、s⊥及?表示）
精英家教网如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、带夹子的重锤、天平．回答下列问题：
（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有
 
．（填入正确选项前的字母）．
A．毫米刻度尺
B．秒表
C．0～12V的可调节直流电源
D．0～220V的可调节交流电源
（2）用打点计时器打出一条纸带，前后要连续进行一
系列的操作，你认为需要并合理的步骤是
 
．（选出下列几点中需要的字母后按合理顺序排列）
A．释放纸带B．接通电源C．取下纸带D．切断电源
（3）释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是
 
（填“甲”、“乙”或“丙”）
（4）下列所说的实验中涉及到的处理方法或实验结果，其中正确的是
 

A．该实验中即使不用天平测重锤的质量，同样也可以验证机械能守恒定律
B．该实验选取的纸带，测量发现所打的第一和第二点间的距离为1.7mm，表明打点计时器打第一点时重锤的速度不为零
C．本实验中需要直接测量得到的物理量是重锤下落的高度，通过计算得到的是当地的重力加速度值和速度值
D．为了计算方便，本实验中先选一条打点计时器打第一点时重锤的速度为零的清晰纸带，然后通过对纸带的测 量、分析，求出当地的重力加速度的值，再代入表达式：mgh=
1
2
mv2进行验证
E．本实验中，实验操作非常规范，数据处理足够精确，实验结果一定是mgh略大于
1
2
mv2，不可能出现
1
2
mv2略大于mgh．
精英家教网如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平等．
①为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有
 

A、米尺   B、秒表  C、4～6V的直流电源   D、4～6V的交流电源
②自由落下的重锤质量要大一些，这是为了减少
 
对实验的影响．
③实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h．某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案．正确的是
a．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度v0
b．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v=（2gh）1/2计算出瞬时速度
c．根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算出高度h
d．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v0．

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