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1、第七章：机械能守恒定律第七章：机械能守恒定律实验原理在自由落体运动中，若物体下在自由落体运动中，若物体下落高度落高度h 时的速度为时的速度为v , ,则则hvmgh =mv 21 12 2 测定第测定第n n点的即时速度的方法是点的即时速度的方法是：测出第：测出第n n点的相邻的前、后两段点的相邻的前、后两段相等时间相等时间T T内下落的距离由下列公内下落的距离由下列公式算出：式算出： 01234S3S4d4d2实验器材实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。夹子夹子打点计时
2、器打点计时器纸带纸带重物重物？铁架台铁架台打点计时器的作用是什么打点计时器的作用是什么? 重物选取的原则是什么重物选取的原则是什么?为什么为什么? 密度比较大，质量相对比较大，可以减小因为空气阻力密度比较大，质量相对比较大，可以减小因为空气阻力带来的误差带来的误差 实验中还有哪些应该注意的地方实验中还有哪些应该注意的地方? 计时器要稳定在铁架台上，计时器平面与纸带限位孔调计时器要稳定在铁架台上，计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器距地面的距离整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器距地面的距离大约是大约是1 m这样做的目的是什么这样做的目的是什么? 计时器平面与纸带限位孔在
3、竖直方向上的目的是减小摩计时器平面与纸带限位孔在竖直方向上的目的是减小摩擦以减小实验误差的产生，铁架台放在桌边有利于重物擦以减小实验误差的产生，铁架台放在桌边有利于重物下落到地面上，计时器距地面的距离较大的目的是能够下落到地面上，计时器距地面的距离较大的目的是能够有充足的时间使重物下落，以便在纸带上能够打出较多有充足的时间使重物下落，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算的点，有利于进行计算本实验要不要测量物体的质量？本实验要不要测量物体的质量？mgh =mv 21 12 2gh =v 21 12 2无需测量物体的质量无需测量物体的质量 如果实验要求计算势能和动能的具如果实验要求计算势能
4、和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。体数据，那就必须要知道物体的质量。问问题题3如何测量物体的瞬时速度如何测量物体的瞬时速度? ? 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。等于相邻两点间的平均速度。思思考考速度能不能用速度能不能用 v = = gt 计算？计算？这种方法认为加速度为这种方法认为加速度为g ，由于各种摩擦阻，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。械能
5、应该是减少的，故这种方法也不能用。问问题题2纸带上的第一个点为计时起点纸带上的第一个点为计时起点0 0 （起始点的（起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。第一个点时纸带刚开始下落）。gh =v 21 12 212x = = gt2 = = 9.80.022m 210-3m = = 2 mm12h起始点起始点对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？纸带上的头两个点间的距离应接近纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。实
6、验步骤(1)(1)按图把打点记时器安装在铁架台按图把打点记时器安装在铁架台上，用导线把打点记时器与学生电源上，用导线把打点记时器与学生电源连好。连好。 (2)(2)把纸带的一端在重锤上用架子固定好，另一把纸带的一端在重锤上用架子固定好，另一端端穿过记时器限位孔穿过记时器限位孔，用手，用手竖直竖直提起纸带使重锤提起纸带使重锤停靠在打点记时器附近停靠在打点记时器附近。 实验步骤(3)(3)先接通电源先接通电源，后松手让重锤带着纸，后松手让重锤带着纸带下落。带下落。 (4)(4)重复几次，得重复几次，得3 35 5条纸带。条纸带。 (5)(5)在打好点的纸带中挑选在打好点的纸带中挑选点迹清晰点迹清晰
7、的一条纸带，的一条纸带，在起始点标上在起始点标上O O ，以后各依次标上，以后各依次标上1 1、2 2、3 3.用刻度尺测出对应高度用刻度尺测出对应高度h h1 1、h h2 2、h h3 3 第一个间隔，一定要求是第一个间隔，一定要求是2mm左右吗左右吗实验步骤(6)(6)应用公式应用公式 计算各点对应的速度计算各点对应的速度v v1 1、v v2 2、v v3 3. . (7)(7)计算各点对应的势能减少量和计算各点对应的势能减少量和动能的增加量进行比较。动能的增加量进行比较。 数据记录测量点测量点n123456高度高度hn /m速度速度vn /m/s势能势能EP /J动能动能EK /J可
8、不可以可不可以用图象处用图象处理数据理数据?0hv 21 12 2图象法处理数据gh =v 21 12 2该图象的该图象的斜率表示斜率表示什么？什么？为什么图为什么图象通过原象通过原点？点？注意事项（1 1）实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必）实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必 须在同一竖直线上，以减少摩擦力须在同一竖直线上，以减少摩擦力（2 2）实验时，必须先接通电源，让打点记时器）实验时，必须先接通电源，让打点记时器 工作正常后才松开纸带让重锤下落工作正常后才松开纸带让重锤下落（3 3）打点记时器必须接）打点记时器必须接50Hz50Hz交流低压电源交流低压电源. .（4 4）必须保
9、留纸带上打出点迹的第一点）必须保留纸带上打出点迹的第一点, ,且第且第1 1、 2 2点间距约为点间距约为2mm2mm的纸带误差小。的纸带误差小。（5 5）实验中，只要验证）实验中，只要验证ghgh是否等于是否等于v v2 2/2/2即可，即可，不用测重锤的质量。不用测重锤的质量。误差分析：由于重锤克服阻力作功，所以动能增误差分析：由于重锤克服阻力作功，所以动能增加量略小于重力势能减少量。加量略小于重力势能减少量。 误差分析1 1、偶然误差：偶然误差：测量长度时会带来误差测量长度时会带来误差2 2、系统误差：系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力
10、（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量量EK 必定稍小于势能的减少量必定稍小于势能的减少量EP 。计算物体的速度，可有三种方法计算物体的速度，可有三种方法第第1种方法种方法是根据机械能守是根据机械能守恒定律得到的，而我们的恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用定律，所以不能用第第2种方法种方法认为加速度为认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必避免，所以实际加速度必将小于将小于g，这样将得到机械，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作能增加的结论，有阻力作用机械能应
11、该是减少的，用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用故这种方法也不能用（2）有）有4条用打点计时器（所用交流电频率为条用打点计时器（所用交流电频率为50Hz）打出的纸带）打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做，其中一条是做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出实验时打出的。为找出该纸带，某同学在每条纸带上选取了点迹清晰的、该纸带，某同学在每条纸带上选取了点迹清晰的、连续的连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为依次为s1、s2、s3。请你根据下列。请你根据下列s1、s2、s3的测的测量结果确定该纸带为量结果确定该纸带为 。（已知当
12、地的重力。（已知当地的重力加速度为加速度为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 61.0mm 60.6mmC 打打 点点计时器计时器纸带纸带夹子夹子接电源接电源重物重物21利用图示装置进行验证机械能守恒定律的利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度点时的瞬时速度v和下落高度和下落高度h。某班同学利用。某班同学利用实验得到的纸带实验得到的纸带, 设计了以下四种
13、测量方案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用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落，并测出下落时间时间t,通过通过v=gt打点计时器纸带夹子接电源重物打点计时器纸带夹子接电源重物计算出瞬时速度计算出瞬时速度v.b.用刻度尺测出物体下落的高用刻度尺测出物体下落的高度度h，并通过，并通过 计算出计算出瞬时速度瞬时速度v.c.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，速度，等于等于这点前后这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并，并通过通过 计算出高度计算出高度h.d.用刻度尺测出物体下落的高度
14、用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点等于这点前后相邻两点间的平均速度前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度测算出瞬时速度v.以上方案中只有一种正确，正确的是以上方案中只有一种正确，正确的是 。（填入相应的字母）（填入相应的字母）d22、(4分分)如图为验证机械能守恒定律的实验装置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：示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题回答下列问题(1)为完
15、成此实验为完成此实验,除了所给的器材，还需要除了所给的器材，还需要的器材有的器材有_。(填入正确选项前的字母填入正确选项前的字母)A、米尺、米尺 B、秒表、秒表 C、012V的直流电源的直流电源 D、012V的交流电源的交流电源(2)实验中误差产生的原因有实验中误差产生的原因有 。(写出两个原因写出两个原因)纸带与打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带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；计算势能变化时，选上点的位置时读数有误差；计算势能变化时，选取始末两点距离过近；交流电频率不稳定。取始末两点距离过近；交流电频率不稳定。AD12.某实验小组利用如图某实验小组利用如图
16、7所示的实验装置来验证所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统由静止释放后机械能守钩码和滑块所组成的系统由静止释放后机械能守恒。实验前已经调整气垫导轨底座使之水平，且恒。实验前已经调整气垫导轨底座使之水平，且选定滑块从静止开始运动的过程进行测量。选定滑块从静止开始运动的过程进行测量。光电门光电门遮光条遮光条 连连气气源源钩码钩码数字计时器数字计时器刻度尺刻度尺图图7气垫导轨气垫导轨滑块滑块（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度）用游标卡尺测得遮光条的宽度d0.48cm;实实验时将滑块从图示位置由静止释放验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间器读出遮光条通过
17、光电门的时间t1.210-2 s,则则滑块经过光电门时的瞬时滑块经过光电门时的瞬时速度为速度为_m/s。0.4（2）已知当地重力加速度为）已知当地重力加速度为g，钩码的质量，钩码的质量m，滑块的质量滑块的质量M，在本实验中还需要直接测量的物，在本实验中还需要直接测量的物理量有理量有: （在横线上填入选项前的编号）。（在横线上填入选项前的编号）。光电门到左端定滑轮的距离光电门到左端定滑轮的距离x； 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s；气垫导轨的总长气垫导轨的总长l（3）本实验通过比较）本实验通过比较 和和 是是否相等（用直接测出的物理量符号写出表达式，否相
18、等（用直接测出的物理量符号写出表达式，重力加速度为重力加速度为g）,说明系统的机械能是否守恒。说明系统的机械能是否守恒。（4）请你估计减少的重力势能和增加的动能哪）请你估计减少的重力势能和增加的动能哪个可能偏小？个可能偏小？ 。 动能的增量可能偏小动能的增量可能偏小 mgs13、（、（11分）在利用重锤下落验证机械能守恒分）在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中定律的实验中（1）产生误差的主要原因是）产生误差的主要原因是_A重物下落的实际距离大于测量值重物下落的实际距离大于测量值B重物下落的实际距离小于测量值重物下落的实际距离小于测量值C重物的实际末速度重物的实际末速度v大于大于gtD重物的
19、实际末速度重物的实际末速度v小于小于gt（2）甲、乙、丙三位同学分别得到）甲、乙、丙三位同学分别得到AB、C三条纸带，它们的前两个点间的距离分别是三条纸带，它们的前两个点间的距离分别是1.0mm、1.9mm、4.0mm。那么一定存在操作。那么一定存在操作误差的同学是误差的同学是_错误的原因是错误的原因是_.先释放了重物，后接通电源先释放了重物，后接通电源D丙丙（3）有一条纸带，各点距）有一条纸带，各点距A点的距离分别为点的距离分别为d1，d2，d3，如图所示，各相邻点间的时间间，如图所示，各相邻点间的时间间隔为隔为T，当地重力加速度为，当地重力加速度为g。要用它来验证。要用它来验证B和和G两点
20、处机械能是否守恒，可量得两点处机械能是否守恒，可量得BG间的距离间的距离hd1d2d3d 4d5d 6d 7A BCDEFGHd6 - d1_，B点的速度表达式为点的速度表达式为vB=_ ,G点的速度表达式为点的速度表达式为vG=_，若，若B点点和和G点的速度点的速度vB、vG和和BG间的距离间的距离h均为已知量，均为已知量，则当则当 _ _时，机械能守恒。时，机械能守恒。2ghd2 2TvG2-vB2(d7 d5 ) 2T11.某某实验实验小小组组在在验证验证机械能守恒定律机械能守恒定律实验实验中中:(1)选选出出一一条条纸纸带带如如图图所所示示，其其中中O点点为为打打点点计计时时器器打打下
21、下的的第第一一个个点点，A、B、C为为三三个个计计数数点点，在在计计数数点点A和和B、B和和C之之间间还还各各有有一一个个点点，测测得得h1=12.01cm，h2=19.15cm，h3=27.86cm已已知知重重锤锤质质量量为为0.5kg，打打点点计计时时器器的的工工作作电电流流频频率率为为50Hz，当当地地的的重重力力加加速速度度g9.80m/s2由由以以上上数数据据算算出出：当当打打点点计计时时器器打打到到B点点时时重重锤锤的的重重力力势势能能比比开开始始下下落落时时减减少少了了 J，此此时时重重锤锤的的动动能能比比开开始始下下落落时时增增加加了了 J（计计算算结结果果保保留留两两位位有效
22、数字）有效数字）.从从计计算算结结果可知果可知,该实验该实验小小组组在做在做实验时实验时出出现现问题问题的可能原因是的可能原因是 实验时先释放实验时先释放纸带纸带,然后再接通打点计时器的电源然后再接通打点计时器的电源0.940.98OAh1h2h3BC（2）在上图所示的纸带上，某同学又选取多个）在上图所示的纸带上，某同学又选取多个计数点，测出各计数点到第一个点计数点，测出各计数点到第一个点O的距离的距离h，算出各计数点对应的速度算出各计数点对应的速度v，并以，并以h为横轴，以为横轴，以v2 /2为纵轴画出的图线应是如下图中的为纵轴画出的图线应是如下图中的 . 图图线的斜率表示线的斜率表示 hh
23、hhABCD0000D重力加速度重力加速度g OA=12.41cm，OB=18.90cm，OC=27.06cm, 在计在计数点数点A和和B、B和和C之间还各有一个点，重锤的质之间还各有一个点，重锤的质量为量为1.00kg。请根据以上数据算出：当打点计时。请根据以上数据算出：当打点计时器打到器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少点时重锤的重力势能比开始下落时减少了了_J;重锤的动能比开始下落时增加了重锤的动能比开始下落时增加了_J。（结果均保留三位有效数字）。（结果均保留三位有效数字）12.41cmOBAC18.90cm27.06cm解：解： 1.851.6813. 如图所示，是用落体法验证
24、机械能守恒定律如图所示，是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置。（的实验装置。（g取取9.80m/s2）（1）某同学从完成的实验纸带中选出一条纸带）某同学从完成的实验纸带中选出一条纸带如图所示，其中如图所示，其中O点为打点计点为打点计时器打下的第一个点时器打下的第一个点, A、B、C为三个计数点，打点计时器为三个计数点，打点计时器通以通以50Hz的交流电。用最小的交流电。用最小刻度值为刻度值为1mm的刻度尺测得的刻度尺测得方形固定卡方形固定卡金属杆金属杆铁架台铁架台打打 点点计时器计时器纸带纸带接电源接电源12.41cmOBAC18.90cm27.06cm21（1）在）在“验证机械能守恒定律验
25、证机械能守恒定律”的实验中，的实验中，打点计时器接在频率为打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，图的交流电源上，图1为实验中打出的一条纸带，从起始点为实验中打出的一条纸带，从起始点O开始，将开始，将此后连续打出的此后连续打出的8个点依次标为个点依次标为A、B、C、D，已知重锤的质量为，已知重锤的质量为m kg，当地的重力加速度为，当地的重力加速度为9.80m/s2。 打点计时器打打点计时器打G点时点时,重锤下落的速度为重锤下落的速度为 m/s. 从打从打O点到打点到打G点的过程中，重锤重力势能的点的过程中，重锤重力势能的减少量为减少量为 J，重锤动能的增加量为，重锤动能的增加量为 J.图图
26、10cm1234567891011 12OABCDEFGH解：解： 图图10cm1234567891011 12OABCDEFGH 打点计时器打打点计时器打G点时，重锤下落的速度为点时，重锤下落的速度为 m/s。 从打从打O点到打点到打G点的过程中，重锤重力势能点的过程中，重锤重力势能的减少量为的减少量为 J，重锤动能的增加量为，重锤动能的增加量为 J.0.845m1.300.872m34（1）光电计时器结构如图）光电计时器结构如图a所示，当有物所示，当有物体从体从M、N间通过时，光电计时器就可以显示物间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，若知物体的长度，就可知道物体的挡光时间，若知物
27、体的长度，就可知道物体通过光电门的速度，如图体通过光电门的速度，如图b，E、F为上下两为上下两个光电门，现要利用此装置探究机械能守恒定个光电门，现要利用此装置探究机械能守恒定律。律。图图bEFA图图c1cm20510显示屏显示屏光电计时器光电计时器 00.0MN 图图a光电门光电门读出如图读出如图c游标卡尺测量游标卡尺测量的物块的物块A厚度为厚度为 cm. . 让让物块物块A从某一位置下落，通过测量并计算得从某一位置下落，通过测量并计算得出它通过光电门出它通过光电门E和和F的速度分别为的速度分别为v1和和v2 ,已知已知当地当地重力加速度为重力加速度为g，若要探究物块在，若要探究物块在EF之间
28、运之间运动的过程机械能是否守恒动的过程机械能是否守恒,还需测量的物理量为还需测量的物理量为 . .若若 和和 在误差允许的范围内相等在误差允许的范围内相等,则可说明物则可说明物块的机械能守恒块的机械能守恒. .（用物理量的字母符号表示）（用物理量的字母符号表示）1.21E、F之间的距离之间的距离LmgL图图c1cm20510（2）某同学利用如图甲所示的实验）某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律该同学经装置验证机械能守恒定律该同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次每两个计时间隔取一个计数点，依次为为1、2、3、4、5、6
29、、7，测量各计，测量各计数点到第一个打点的距离数点到第一个打点的距离h，并正确，并正确求出打相应点时的速度求出打相应点时的速度v各计数点各计数点对应的数据见下表：对应的数据见下表：计数点计数点1234567h(m)0.1240.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777v(m/s)1.942.332.733.133.50v2(m2/s2)3.765.437.459.8012.3学生电源学生电源打点计时器打点计时器交流交流 直流直流图甲图甲请在图乙坐标中，描点作出请在图乙坐标中，描点作出v2h图线；由图线图线；由图线可知，重锤下落的加速度可知，重锤下落的加速度g = m/
30、s2（保留三（保留三位有效数字）位有效数字）;若当地的重力加速度若当地的重力加速度g= 9.80m/s2,依据依据: 图线为通过坐标原点的图线为通过坐标原点的一条直线一条直线,斜率斜率g 与与g基本相等基本相等 图乙图乙h/mv2/(ms-1) 2 15.0 0 10.05.0 0.20 0.40 0.80 0.60答：如图所示答：如图所示9.75计数点计数点1234567h(m)0.1240.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777v(m/s)1.942.332.733.133.50v2(m2/s2)3.765.437.459.8012.3根据作出的图线，能粗略验证
31、根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的自由下落的重锤机械能守恒的依据是依据是 14利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图示意图如图1所示：所示：(1)实验步骤：实验步骤：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m ，将导轨调至水平；，将导轨调至水平；图图1cm20 2180 81ls光电门光电门1光电门光电门2挡光条挡光条细线细线定滑轮定滑轮砝码砝码导轨标尺导轨标尺气垫导轨气垫导轨滑块滑块用游标卡尺测量挡光条的宽度用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图，结果如图2所示，所示，由此读出由此
32、读出l=_mm； 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=_cm； 将滑块移至光电门将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门电门2；从数字计时器从数字计时器(图图1中未画出中未画出)上分别读出挡光条上分别读出挡光条通过光电门通过光电门1和光电门和光电门2所用的时间所用的时间t1和和t2;用天平称出滑块和挡光条的总质量用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出，再称出托盘和砝码的托盘和砝码的总质量总质量m。01020012图图2cm主尺主尺游标游标6
33、0.009.30在滑块从光电门在滑块从光电门1运动到光电门运动到光电门2的过程中，系统的过程中，系统势能的减少势能的减少EP_（重力加速度为（重力加速度为g）.(3)如果如果EP_，则可认为验证了机，则可认为验证了机械能守恒定律。械能守恒定律。(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：量的表达式：滑块通过光电门滑块通过光电门1和光电门和光电门2时瞬时速度分别时瞬时速度分别为为v1=_和和v2=_。当滑块通过光电门当滑块通过光电门1和光电门和光电门2时，系统时，系统(包括包括滑块、挡光条、托盘和砝码滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为的总动
34、能分别为Ek1=_和和Ek2=_。mgsEk2- Ek1 l /t1l /t2解析：由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过解析：由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度。光电门时的平均速度当作瞬时速度。题目题目 例例3 验证验证“机械能守恒定律机械能守恒定律”的实验采用重物自由的实验采用重物自由下落的方法：下落的方法： (1)用公式用公式 mv2=mgh时，对纸带上起点的要求时，对纸带上起点的要求是是 ；为此，所选择的纸带第一、二两；为此，所选择的纸带第一、二两点间距应接近点间距应接近 。 (2)若实验中所用重锤质量若实验中所用重锤质量m=1 kg，打点时间间，打点时间
35、间隔为隔为0.02s，则记录，则记录B点时，重锤的速度点时，重锤的速度vB= ，重锤动能重锤动能EkB= 。从开始下落起至。从开始下落起至B点，重锤的点，重锤的重力势能减少量是重力势能减少量是 Ep= 因此可得出的结论是因此可得出的结论是 2.00m m初速度为零初速度为零0.59m/s0.17J0.17J在实验误差范围内，重锤动能的增加等于重锤重力在实验误差范围内，重锤动能的增加等于重锤重力势能的减少势能的减少(3)根据纸带算出相关各点的速度根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距，量出下落距离离h，则以为纵轴，以，则以为纵轴，以h为横轴，画出的图像应是为横轴，画出的图像应是图中的图中的 ，
36、图线的斜率表示，图线的斜率表示 Cg1用落体法用落体法“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验的实验中，下面哪些测量工具是必需的中，下面哪些测量工具是必需的 ( ) A天平天平 B弹簧秤弹簧秤 C刻度尺刻度尺 D秒表秒表 C2用落体法验证机械能守恒定律，关于用落体法验证机械能守恒定律，关于实验误差的下列说法正确的是实验误差的下列说法正确的是 ( ) 重锤质量称量不准，会造成较大误差重锤质量称量不准，会造成较大误差 重锤质量选用大些，有利于减小误差重锤质量选用大些，有利于减小误差 重锤质量选用小些，有利于减小误差重锤质量选用小些，有利于减小误差 释放纸带与接通电源开始打点不同步会释放纸带与
37、接通电源开始打点不同步会造成较大误差造成较大误差 A B C DB3在做在做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”实验时，以实验时，以下说法正确的是下说法正确的是 ( ) A选用重锤时，重的比轻的好选用重锤时，重的比轻的好 B选用重锤时，体积小的比体积大的好选用重锤时，体积小的比体积大的好 C选用重锤后要称质量选用重锤后要称质量 D重锤所受重力要远大于它所受的空气重锤所受重力要远大于它所受的空气阻力和打点计时器对纸带的阻力阻力和打点计时器对纸带的阻力BD4用电磁打点计时器做用电磁打点计时器做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，的实验中，有下列操作：有下列操作： A用刻度尺测出选
38、定的用刻度尺测出选定的0到到l，2，3，点之间的距离，点之间的距离，查出当地的查出当地的g值值 B在支架上竖直架好打点计时器在支架上竖直架好打点计时器 C测出重锤的质量测出重锤的质量 D算出各对应点的势能和动能，并通过比较得出结论算出各对应点的势能和动能，并通过比较得出结论 E提着纸带，使重锤静止在靠近打点计时器的地方提着纸带，使重锤静止在靠近打点计时器的地方 F把电池接到打点计时器的接线柱上把电池接到打点计时器的接线柱上 G将将50 Hz低压电源接到打点计时器的接线柱上低压电源接到打点计时器的接线柱上 H接通电源再松开纸带接通电源再松开纸带 请你选出其中正确的操作步骤，并排出合理的操作顺请你
39、选出其中正确的操作步骤，并排出合理的操作顺序序 (用字母填写用字母填写)BGEHAD5在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，的实验中，有关重锤的质量，下列说法中正确的是有关重锤的质量，下列说法中正确的是( ) A应选用质量较大的重锤，使重锤和纸应选用质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力带所受的重力远大于它们所受的阻力 B应选用质量较小的重锤，使重锤的惯应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动性小一些，下落时更接近于自由落体运动 C不需要称量重锤的质量不需要称量重锤的质量 D必须称量重锤的质量，而且要估读到必须称量重锤的质量，而且
40、要估读到0.0l gAC6用电磁打点计时器做用电磁打点计时器做“验证机械能守恒定验证机械能守恒定律律”的实验，有如下可供选择的实验器材：的实验，有如下可供选择的实验器材：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、低压铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关，其中直流电源、天平、秒表、导线、开关，其中不必要的器材是不必要的器材是 ( ) ，缺少的器材是缺少的器材是( ) 低压直流电源、天平、秒表低压直流电源、天平、秒表低压交流电源、重锤、刻度尺低压交流电源、重锤、刻度尺7在利用重锤自由下落在利用重锤自由下落“验证机械能守恒验证机械能守恒定律定律”的实验中，在打出纸带并测量出
41、第的实验中，在打出纸带并测量出第n点到第点到第l点的距离后，用公式点的距离后，用公式vn=ngT(T为打为打点时间间隔点时间间隔)来计算打第来计算打第n点时重锤的速度，点时重锤的速度，然后计算重锤动能的增量然后计算重锤动能的增量Ek和重锤重力势和重锤重力势能的减少量能的减少量Ep，计算时经常出现，计算时经常出现EkEp的结果，试分析其中的原因的结果，试分析其中的原因 7本题可从如下两方面进行分析：本题可从如下两方面进行分析：(1)由于由于重锤和纸带受到阻力，它们下落的实际加速重锤和纸带受到阻力，它们下落的实际加速度度a将小于重力加速度，而利用重力加速度将小于重力加速度，而利用重力加速度g来计算
42、速度来计算速度vn=ngT，将使得，将使得vn值比真实值大值比真实值大 (2)在先接通电源使打点计时器工作，再让在先接通电源使打点计时器工作，再让纸带从静止释放的步骤中，常常容易造成纸纸带从静止释放的步骤中，常常容易造成纸带上记录下来的最初两点之间的时间间隔小带上记录下来的最初两点之间的时间间隔小于于0.02 s，计算中仍按，计算中仍按0.02 s计算，也将使计算，也将使得速度值得速度值vn=ngT偏大因此，用此种方法计偏大因此，用此种方法计算算vn值不准确值不准确 9某同学做验证某同学做验证“机械能守恒定律机械能守恒定律”的实验，不慎将一条选择好的纸带的前面部的实验，不慎将一条选择好的纸带的
43、前面部分破坏了，剩下的一段纸带上的各个点间的分破坏了，剩下的一段纸带上的各个点间的距离如图所示，已知打点计时器工作频率为距离如图所示，已知打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度，重力加速度g=9.8 m/s2，利用这段纸，利用这段纸带说明重锤通过带说明重锤通过2和和5两点时机械能守恒两点时机械能守恒v2= cm/s=1.50m/s v5= cm/s=2.08m/s2和和5两点间距离两点间距离h25=(3.2+3.6+4.0) cm=0.108m 故故Ep=mg h25=m9.80.108= m1.06JEk =mv52-mv22=m(2.082-1.502)= m1.04J 比较可得比较可
44、得Ep和和Ek近似相等，重锤减少的势能近近似相等，重锤减少的势能近似等于重锤增加的动能，可以认为机械能守恒定律似等于重锤增加的动能，可以认为机械能守恒定律成立成立10在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中：的实验中： 打点计时器的放置要求是打点计时器的放置要求是( )；开始打点记录时，应开始打点记录时，应( 。 ) 打点计时器底板平面要竖直夹稳；先打开打点计打点计时器底板平面要竖直夹稳；先打开打点计时器，然后释放重锤，让它带着纸带自由下落时器，然后释放重锤，让它带着纸带自由下落 先打开打点计时器，然后释放重锤，让它带着先打开打点计时器，然后释放重锤，让它带着纸带自由下落纸带自由下落
