摘要:(三)重力势能和弹性势能: 1.重力势能: (1)重力做功的特点:重力对物体做的功只跟起点和终点的位置有关.而跟物体的运动的路径无关.即重力是保守力.因而可以引入势能的概念. (2)重力势能的定义: 文字表述: , 公式表示: 性质:重力势能是标量.状态量.相对量.当物体位于所选择的参考平面时.重力势能为正直.但重力势能的差值与参考平面的选择无关.重力势能属于物体和地球组成的系统. (3)重力势能与重力做功的联系:重力做的功等于物体的重力势能的减小.即WG=mgh1-mgh2,如重力做负功.即mgh1<mgh2.重力势能增加. 2.弹性势能: 定义:文字表述: , 性质:弹性势能是标量.状态量. 注意:弹性势能EP的大小与弹簧的伸长量或者压缩量x的大小有关.对于同一根弹簧.弹簧的伸长量或者压缩量x越大.弹性势能EP越大. 弹性势能与弹力做的功的联系:弹力做的功等于弹簧的弹性势能的减小.
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(Ⅰ)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

①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,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=27.86cm.打点计时器通以50Hz的交流电.根据以上数据算出: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 J;此时重锤的动能比开始下落时增加了 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是 .(重锤质量m已知)
②在图乙所示的纸带基础上,某同学又选取了多个计数点,并测出了各计数点到第一个点O的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以v2/2为纵轴画出的图线应是如下图中的 .图线的斜率表示 .

(Ⅱ)碰撞的恢复系数的定义为e=
,其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度,v1和v2分别是碰撞后物体的速度.弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞的e<1.某同学借用验证动力守恒定律的实验装置(如图所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半径相等的钢质小球1和2(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞),且小球1的质量大于小球2的质量.

实验步骤如下:
安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重锤线所指的位置O.
第一步,不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆把小球的所落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置.
第二步,把小球2 放在斜槽前端边缘处C点,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后小球落点的平均位置.
第三步,用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
上述实验中,
①P点是 平均位置,
M点是 平均位置,
N点是 平均位置.
②请写出本实验的原理 ,写出用测量量表示的恢复系数的表达式 .
③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关系? .
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①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,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=27.86cm.打点计时器通以50Hz的交流电.根据以上数据算出: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
②在图乙所示的纸带基础上,某同学又选取了多个计数点,并测出了各计数点到第一个点O的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以v2/2为纵轴画出的图线应是如下图中的
(Ⅱ)碰撞的恢复系数的定义为e=
| |v2-v1| | |v20-v10| |
实验步骤如下:
安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重锤线所指的位置O.
第一步,不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆把小球的所落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置.
第二步,把小球2 放在斜槽前端边缘处C点,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后小球落点的平均位置.
第三步,用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
上述实验中,
①P点是
M点是
N点是
②请写出本实验的原理
③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关系?
A用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验,打点计时器的打点周期为
,重锤的质量为
,重力加速度为
。
![]()
①完成下面部分实验步骤的有关内容
A.按图示的装置安装器件
B.将打点计时器接到 (填“直流”或“交流”) 电源上。
C.先 ,再 ,让重锤拖着纸带从高处自由下落。
D.……
②如图是实验打出的纸带,
是速度为零的点,
、
、
为从合适位置选取的三个连续点 (其他点未画出) ,量得此三点与
点的距离分别为
、
、
取图18中
和 (填“
”、“
”或“
”) 点来验证机械能守恒定律比较简捷方便,打点计时器打下该点时重锤的动能
。(用已知的符号表示)
![]()
B如图所示,用一小钢球及下述装置测定弹簧被压缩时的弹性势能:光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,该轻杆摆到某处就能停在该处,作为指示钢球位置的标杆.
![]()
(1)还需要的器材是 、 .
(2)该实验是间接测量弹簧的弹性势能,实际上是把对弹性势能的测量转化为对
的测量,进而转化为对 和 的直接测量。
查看习题详情和答案>>A用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验,打点计时器的打点周期为
,重锤的质量为
,重力加速度为
。![]()
①完成下面部分实验步骤的有关内容
| A.按图示的装置安装器件 |
| B.将打点计时器接到(填“直流”或“交流”) 电源上。 |
| C.先,再,让重锤拖着纸带从高处自由下落。 |
| D.…… |
B如图所示,用一小钢球及下述装置测定弹簧被压缩时的弹性势能:光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,该轻杆摆到某处就能停在该处,作为指示钢球位置的标杆.
(1)还需要的器材是 、 .
(2)该实验是间接测量弹簧的弹性势能,实际上是把对弹性势能的测量转化为对
的测量,进而转化为对 和 的直接测量。 查看习题详情和答案>>
A用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验,打点计时器的打点周期为
,重锤的质量为
,重力加速度为
。

①完成下面部分实验步骤的有关内容
②如图是实验打出的纸带,
是速度为零的点,
、
、
为从合适位置选取的三个连续点 (其他点未画出)
,量得此三点与
点的距离分别为
、
、
取图18中
和 (填“
”、“
”或“
”) 点来验证机械能守恒定律比较简捷方便,打点计时器打下该点时重锤的动能
。(用已知的符号表示)

B如图所示,用一小钢球及下述装置测定弹簧被压缩时的弹性势能:光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,该轻杆摆到某处就能停在该处,作为指示钢球位置的标杆.

(1)还需要的器材是 、 .
(2)该实验是间接测量弹簧的弹性势能,实际上是把对弹性势能的测量转化为对
的测量,进而转化为对 和 的直接测量。
①完成下面部分实验步骤的有关内容
| A.按图示的装置安装器件 |
| B.将打点计时器接到(填“直流”或“交流”) 电源上。 |
| C.先,再,让重锤拖着纸带从高处自由下落。 |
| D.…… |
B如图所示,用一小钢球及下述装置测定弹簧被压缩时的弹性势能:光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,该轻杆摆到某处就能停在该处,作为指示钢球位置的标杆.
(1)还需要的器材是 、 .
(2)该实验是间接测量弹簧的弹性势能,实际上是把对弹性势能的测量转化为对
的测量,进而转化为对 和 的直接测量。
A.两个分力F1、F2间夹角要尽量大些
B.两个分力F1、F2的大小要尽量大些
C.拉橡皮筋时,橡皮筋、细绳和弹簧秤应贴近图板,并且平行于图板
D.实验前,先把所用的两个弹簧秤的钩子相互钩住,平放在桌子上,向相反方向拉动,检查读数是否相同
(2)用如图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,有交流(频率为50Hz)和直流两种输出.重锤从高处由静止开始落下,拖动纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.
①一同学按如下步骤进行实验:
A.用天平测量出重锤的质量;
B.按图示的装置安装器件;
C.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
D.先接通电源,后释放悬挂纸带的夹子,打出一条纸带;
E.换用纸带,重复步骤D;
F.选取合适的纸带;
G.测量所选纸带上某些点之间的距离;
H.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.
指出其中没有必要进行的步骤是
②利用这个装置也可以测量重锤的加速度数值.这位同学打出的纸带如图所示,A点为打下的第一个点,0、1、2、3、4、5、6为连续的计数点,现测得s1、s2、s3、s4、s5、s6分别为4.03cm、4.42cm、4.80cm、5.18cm、5.57cm、5.95cm,请你根据这条纸带推算此落体过程的加速度a为
③某同学根据第②问求得的加速度数值计算重力势能的变化量△EP,验证机械能守恒定律定律.试分析其合理性.