10.在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时,小明选择一条较为满意的纸带,如图甲所示.他舍弃前面密集的点,以O为起点,从A点开始选取纸带上连续点A、B、C……,测出O到A、B、C……的距离分别为h1、h2、h3…….电源的频率为f.
(1)为减少阻力对实验的影响,下列操作可行的是__________.
A.选用铁质重锤
B.安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上
C.释放纸带前,手应提纸带上端并使纸带竖直
D.重锤下落中手始终提住纸带上端,保持纸带竖直
(2)打B点时,重锤的速度vB为 ____________.
(3)小明用实验测得数据画出的v2-h图像如图乙所示.图线不过坐标原点的原因是______.
(4)另有四位同学在图乙的基础上,画出没有阻力时的v2-h图线,并与其比较,其中正确的是_____.
22. 在“验证机械能守恒定律”实验中,某研究小组采用了如图甲所示的实验装置。实验的主要步骤是:在一根不可伸长的细线一端系一金属小球,另一端固定于0点,记下小球静止时球心的位置0',在O'处放置一个光电门,现将小球拉至球心距O'高度为h 处由静止释放,记下小球通过光电门时的挡光时间Δt。
(1)如图乙,用游标卡尺测得小球的直径d=____cm
(2)该同学测出一组数据如下:高度h=0.2 m,挡光时间Δt=0.0052 s,设小球质量为m,g=9.8 m/s2 。计算小球重力势能的减小量ΔEp=______,动能的增加量ΔEk=______,得出的结论: ______,分析误差产生的原因是______。
8.某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律,实验的简易示意图如下,当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.所用的XDS-007光电门传感器可测的最短时间为0.01ms.将挡光效果好、宽度为d=3.8×10-3m的黑色磁带贴在透明直尺上,从一定高度由静止释放,并使其竖直通过光电门.某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间△ti与图中所示的高度差△hi,并将部分数据进行了处理,结果如下表所示。(取g=9.8m/s2,注:表格中M为直尺质量)
(1)从表格中数据可知,直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用求出的,请你简要分析该同学这样做的理由是_________________________。
(2)请将表格中数据填写完整.=__________,△E k5 =__________,Mg△h5=__________
(3)通过实验得出的结论是:____________________。
(4)根据该实验请你判断下列k-△h图象中正确的是_______。
8.某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中,先后通过光电门A、B,计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h,当地的重力加速度为g。
(1)用20分度游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,钢球直径为D=( )cm。
(2)要验证机械能守恒,只要比较( )。
A.与gh是否相等
B.与2gh是否相等
C.与gh是否相等
D.与2gh是否相等
(3)钢球通过光电门的平均速度( )(选填“>”或“<”)钢球球心通过光电门的瞬时速度,由此产生的误差( )(选填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小。
(1)ABC;
(2);
(3)打下O点时重锤速度不为零;
(4)B。
(1)在实验允许的范围内,应尽量增大重锤的质量,以减小因摩擦损失的能量在总能量的占比。A选项正确;打点计时器安装时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力,B选项正确;释放纸带前,手应提纸带上端并使纸带竖直,以减小纸带与打点计时器见的摩擦,但是一旦运动起来就不能继续用手牵动纸带了,以避免手与纸带之间的摩擦。
(2)瞬时速度利用匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于全程平均速度来计算,vB=,又频率与周期互为倒数,所以vB=
(3)重锤下落的过程,实际的能量守恒方程为:mgh = + Qf,摩擦损失是无法绝对避免的,所以图线不过坐标原点。
(4)① 重锤下落的初始位置时一样的,所以无论有无摩擦,最终图线的延长线一定交于一点;
② 由(3)可知,重锤下落的过程中,因为受到摩擦阻力,所以(mg-f)h = ,即v2=2m(mg-f)/m;若不考虑摩擦则mgh = ,即v2= 2
考查方向
(1)参见易错点;
(2)瞬时速度利用匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于全程平均速度来计算。
(3)写出重锤下落过程的能量守恒方程ΔEp=ΔEk+Qf,即mgh = + Qf,所以图像不会过原点;
(4)重锤下落的初始位置时一样的,所以无论有无摩擦,最终图线的延长线一定交于一点。
1、打点计时器安装时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。
2、选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。
3、因不需要知道动能和势能的具体数值,所以不需要测量重物的质量。
4、在实验允许的范围内,应尽量增大重锤的质量,以减小因摩擦损失的能量在总能量的占比。