摘要：验证机械能守恒 实验仪器:密绕软弹簧.100克钩码.方座支架的铁圈.方座支架.长20厘米的金属棒.直尺 实验目的:用竖直弹簧振子验证在只有重力和弹力做功时.系统的机械能守恒. 实验原理:设弹簧自然长(未挂钩码时弹簧下端的簧头距悬点O的距离)为L0.弹簧下挂质量为m的钩码后.平衡时弹簧的伸长量为x0.竖直下拉钩码后放手.让弹簧振子振动.且振动到最高位置时.弹簧长度大于L0.设振子在最低位置和最高位置时弹簧的伸长量分别为x1和x2.则振动中钩码上升的高度为x＝x1-x2.且x的中点在平衡位置处.设弹簧的倔强系数为k.则k= 设钩码在振动最低点时的重力势能为零.则此位置弹簧振子系统的机械能为 E1= kx12 当钩码振动到最高点时.弹簧振子系统的机械能为 E2=kx22+mgx=kx22+mg(x1-x2) 如果实验测得E1＝E2.则弹簧振子在振动中机械能守恒被验证. 教师操作: (1)把金属杆.金属环Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ按图所示的顺序装在立柱上.把弹簧挂在金属杆上.在未挂上钩码时.调整金属环Ⅰ的位置.使与弹簧下端箭头所指位置等高. (2)把质量为m的钩码挂在弹簧下端.手拉钩码慢慢下放至平衡位置.测出此时弹簧下端箭头与金属环Ⅰ间的距离x0.由(1)式求出弹簧的倔强系数k. (3)调整金属环Ⅲ和Ⅱ的位置.使它们距弹簧下端的箭头等远.作为实验中弹簧振动时.弹簧下端箭头的最低位置和最高位置.竖直下拉钩码.至弹簧下端箭头与金属环Ⅲ处于同一水平面后自由释放.观察在振动中.弹簧下端箭头的最高位置是否与金属环Ⅱ在同一水平面内.若不一致.可稍微移动金属环Ⅱ使之一致.测出环Ⅰ到环Ⅲ的距离x1和环Ⅰ到环Ⅰ的距离x2.分别算出E1和E2.看它们在实验误差范围内是否相等. (1)由于振动中机械能会因克服空气阻力做功而损耗.因此在定振动的最高位置时.应以最初几次振动的最大高度为准. (2)向下拉钩码的距离不可过大.应使得在整个振动过程中弹簧都处于伸长状态.以免弹簧压缩时出现弯曲.破坏振动的稳定性.
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（1）用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数
（2）现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡的伏安特性曲线．要求所测电压范围为0.1V～4V．
现有器材：直流电源E（电动势4.5V，内阻不计），电压表V（量程4.5V，内阻约为4×104Ω），电流表A1（量程250mA，内阻约为2Ω），电流表A2（量程500mA，内阻约为1Ω），滑动变阻器R（最大阻值约为30Ω），电键S，导线若干．
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是
，上面两个电路应该选用的是
（3）在“验证机械能守恒实验”中，有如下步骤：在竖直放置的铁架台上端固定一个电磁铁（如图甲），通电时，小球被吸在电磁铁上，断电时，小球自由下落．铁架台上有可以移动的光电门．当小球经过光电门时，光电计时装置能测出小球通过光电门所用时间△t．
①如图乙所示，用游标卡尺可测得小钢球的直径：d=
②在本次实验中还必须测量的物理量是
③本实验通过比较
（用以上所测量的物理量符号表示），在实验误差允许的范围内相等，就可以验证小球机械能守恒．
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6.124
6.124
mm；
（2）现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡的伏安特性曲线．要求所测电压范围为0.1V～4V．
现有器材：直流电源E（电动势4.5V，内阻不计），电压表V（量程4.5V，内阻约为4×104Ω），电流表A1（量程250mA，内阻约为2Ω），电流表A2（量程500mA，内阻约为1Ω），滑动变阻器R（最大阻值约为30Ω），电键S，导线若干．
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是
| A | 2 |
| A | 2 |
甲
甲
．（3）在“验证机械能守恒实验”中，有如下步骤：在竖直放置的铁架台上端固定一个电磁铁（如图甲），通电时，小球被吸在电磁铁上，断电时，小球自由下落．铁架台上有可以移动的光电门．当小球经过光电门时，光电计时装置能测出小球通过光电门所用时间△t．
①如图乙所示，用游标卡尺可测得小钢球的直径：d=
0.52
0.52
cm；实验时将小钢球从图示位置由静止释放，由数字计时器读出小球通过光电门的时间△t=1.2×10-2s，则小球经过光电门时的瞬时速度为0.43
0.43
m/s（所有结果均保留2位有效数字）．②在本次实验中还必须测量的物理量是
小球出发点到光电门的距离L
小球出发点到光电门的距离L
（请用文字说明并用相应的字母表示）．③本实验通过比较
gL
gL
和
| ||
2
|
| ||
2
|
（2012?汕头一模）（1）某同学利用图甲中器材验证机械能守恒实验．如图乙是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取 A、B 两点来验证实验，已知打点计时器每隔0.02s打一个点．（计算结果保留三位有效数字）
请回答下列问题：
①可以判断，连接重物的夹子应夹在纸带的
②若x2=4.80cm，则在纸带上打下记数点B时的速度vB=
③若x1数据也已测出，则实验还需测出物理量为
④若分析实验结果发现重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增加的动能，则可能的原因是：
（2）用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，器材有：电压表
：0-3-15V；电流表
：0-0.6-3A；变阻器R1（总电阻20Ω）；以及电键S和导线若干．
①根据现有器材设计实验电路并连接电路实物图丙，要求滑动变阻器的滑动头在右端时，其使用的电阻值最大．
②由实验测得的7组数据已在图丁的U-I图上标出，请你完成图线，并由图线求出E=
③下表为另一组同学测得的数据．可以发现电压表测得的数据
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请回答下列问题：
①可以判断，连接重物的夹子应夹在纸带的
左
左
端（填“左”或“右”）；②若x2=4.80cm，则在纸带上打下记数点B时的速度vB=
1.20
1.20
m/s．③若x1数据也已测出，则实验还需测出物理量为
AB之间的距离
AB之间的距离
．④若分析实验结果发现重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增加的动能，则可能的原因是：
重物的质量太小或摩擦阻力太大
重物的质量太小或摩擦阻力太大
．（2）用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，器材有：电压表
：0-3-15V；电流表
：0-0.6-3A；变阻器R1（总电阻20Ω）；以及电键S和导线若干．①根据现有器材设计实验电路并连接电路实物图丙，要求滑动变阻器的滑动头在右端时，其使用的电阻值最大．
②由实验测得的7组数据已在图丁的U-I图上标出，请你完成图线，并由图线求出E=
1.50
1.50
V．③下表为另一组同学测得的数据．可以发现电压表测得的数据
变化（间隔）很小
变化（间隔）很小
，将影响实验结果的准确性，原因是：电池的内阻太小
电池的内阻太小
．| I/A | 0.12 | 0.20 | 0.31 | 0.41 | 0.50 | 0.62 |
| U/V | 1.47 | 1.45 | 1.42 | 1.40 | 1.38 | 1.35 |
某同学利用图甲中器材验证机械能守恒实验．如图乙是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取 A、B 两点来验证实验，已知电磁打点计时器每隔0.02s打一个点．
请回答下列问题：
①打点计时器应接 （填“直流”或“交流”） V的电源；
②可以判断，连接重物的夹子应夹在纸带的 端（填“左”或“右”）；
③若x2=4.80cm，则在纸带上打下记数点B时的速度vB= m/s；（计算结果保留三位有效数字）
④若x1数据也已测出，则实验还需测出物理量为 ；
⑤若分析实验结果发现重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增加的动能，则可能的原因是： ．
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请回答下列问题：
①打点计时器应接
②可以判断，连接重物的夹子应夹在纸带的
③若x2=4.80cm，则在纸带上打下记数点B时的速度vB=
④若x1数据也已测出，则实验还需测出物理量为
⑤若分析实验结果发现重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增加的动能，则可能的原因是：
I．下列实验中，没有系统误差的是
A．在探究a与M、F之间关系的实验中，用沙和沙桶的重力大小代替绳子的拉力
B．在测定金属丝的电阻率实验中电流表外接法测量金属丝的电阻
C．在探究小车速度随时间变化规律的实验中用逐差法测量小车运动的加速度
D．在验证机械能守恒实验中，重锤减少的重力势能等于重锤增加的动能
II．在探究“牛顿第二定律”时，某小组设计双车位移比较法来探究加速度与力的关系．实验装置如图所示，将两个带滑轮的长木板并排固定放置，选取两辆完全相同的小车A和B，两小车后的刹车线穿过尾端固定板，由安装在后面的刹车系统同时进行控制（未画出刹车系统）．通过改变砝码盘中的砝码来改变拉力大小．
（1）在实验中怎样得到两车加速度的比例关系？
（2）为了使绳子的拉力成为小车受到的合外力，在实验中必须做的操作是：
III．现要测量某一待测电阻Rx的阻值，给定的器材有：
A．待测电阻Rx；阻值约为200Ω
B．电源E；电动势约为3.0V，内阻可忽略不计
C．电流表A1；量程为0～10mA，内电阻r1=20Ω
D．电流表A2：量程为0～20mA，内电阻约为8Ω
E．定值电阻R0：阻值R0=80Ω
F．单刀单掷开关S，导线若干．
（1）为了尽量准确测量电阻Rx值，请在方框内设计实验电路原理图．
（2）根据实验数据，得出测量Rx的表达式并说明各符号的含义：Rx
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C
C
A．在探究a与M、F之间关系的实验中，用沙和沙桶的重力大小代替绳子的拉力
B．在测定金属丝的电阻率实验中电流表外接法测量金属丝的电阻
C．在探究小车速度随时间变化规律的实验中用逐差法测量小车运动的加速度
D．在验证机械能守恒实验中，重锤减少的重力势能等于重锤增加的动能
II．在探究“牛顿第二定律”时，某小组设计双车位移比较法来探究加速度与力的关系．实验装置如图所示，将两个带滑轮的长木板并排固定放置，选取两辆完全相同的小车A和B，两小车后的刹车线穿过尾端固定板，由安装在后面的刹车系统同时进行控制（未画出刹车系统）．通过改变砝码盘中的砝码来改变拉力大小．
（1）在实验中怎样得到两车加速度的比例关系？
（2）为了使绳子的拉力成为小车受到的合外力，在实验中必须做的操作是：
①平衡摩擦力，②调节滑轮的高度使牵引小车的绳子与木板平面平行．
①平衡摩擦力，②调节滑轮的高度使牵引小车的绳子与木板平面平行．
III．现要测量某一待测电阻Rx的阻值，给定的器材有：
A．待测电阻Rx；阻值约为200Ω
B．电源E；电动势约为3.0V，内阻可忽略不计
C．电流表A1；量程为0～10mA，内电阻r1=20Ω
D．电流表A2：量程为0～20mA，内电阻约为8Ω
E．定值电阻R0：阻值R0=80Ω
F．单刀单掷开关S，导线若干．
（1）为了尽量准确测量电阻Rx值，请在方框内设计实验电路原理图．
（2）根据实验数据，得出测量Rx的表达式并说明各符号的含义：Rx
=
| I1(R0+r1) |
| I2-I1 |
=
．| I1(R0+r1) |
| I2-I1 |
