验证机械能守恒定律实验(吐血整理经典题)

实验：验证机械能守恒定律

1 ?下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是

(

A ?重物质量的称量不准会造成较大误差 B. 重物质量选用得大些，有利于减小误差 C ?重物质量选用得较小些，有利于减小误差 D ?纸带下落和打点不同步不会影响实验 2?用如图所示装置验证机械能守恒定律，由于

电火花计时器两限位孔不在同一

竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是 (

)

A ?重力势能的减少量明显大于动能的增加量 B. 重力势能的减少量明显小于动能的增加量 C ?重力势能的减少量等于动能的增加量 D ?以上几种情况都有可能

3?有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)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 S 1、S 2、S 3。请你根据下列S 1、S 2、S 3的测量结果确定该纸带为 (已知当地的重力加速度为 9.791 m/S 2)

( )

A . 61.0 mm 65.8 mm 70.7 mm

B . 41.2 mm 45.1 mm 53. 0mm

C . 49.6 mm 53.5 mm 57.3 mm

D . 60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm

4. 如图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带?有关尺寸在图中已注明?我们选中

5.

某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为 50

Hz ，查得当地的重力加速度g = 9.80 m/S 2。测得所用重物的质量为1.00 kg 。

(1) 下面叙述中正确的是 ________ 。 A .应该用天平称出重物的质量 B.

可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近 2

mm 的纸带来处理数据

n 点来验证机械能守恒定律?下面举一些计算 A. n 点是第n 个点，则V n = gnT B. n 点是第n 个点，则V n = g(n — 1)T n 点速度的方法，其中正确的是( )

C. V n = S n + S n + 1 2T D ? V n = h n + 1 — h n — 1 2T

C. 操作时应先松开纸带再通电

D. 打点计时器应接在电压为4?6 V的交流电源上

(2) 实验中甲、乙、丙三学生分别用同一装置得到三条点迹清晰的纸带，量出各纸带上第一、二两

点间的距离分别为0.18 cm0.19 cm0.25 cm,则可肯定__________ 同学在操作上有错误，错误是_________ _________________________________________________________

若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点0间的距离分别为15.55 cm、19.20 cm和23.23 cm。贝U当打点计时器打点B时重物的瞬时速度v =_______ m/s；重物由O到B过程中，重力势能减少了________ J,动能增加了_________ J保留3位有效数字）,

6?在“验证机械能守恒定律”的实验中，图（甲）是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C??…G H、I，对BH段进行研究.

（乙），读出A、C两点间距为cm B点对应的速度V B = _______ m/s（保留三位有效数字）.

1

⑶若H点对应的速度为V H，重物下落的高度为h BH，当地重力加速度为g，为完成实验，要比较2v B与

________ 的大小（用字母表示）.

7.利用图装置做“验证机械能守恒定律”的实验.

（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使

用的还有_ .（选填器材前的字母）

A. 大小合适的铁质重锤

B. 体积较大的木质重锤

C. 刻度尺

D. 游标卡尺

E. 秒表

⑵图是实验中得到的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点 A B、C,测得它们到起始点O的

距离分别为h A、h B、h C.

~ jl 3 R

■ i i1 * ??. a w ?J

重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T.从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量| △= ________ 动能的增加量△ &= ____________ .

（3）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是 ________ .

A.释放重锤前，使纸带保持竖直

B?做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤

C. 为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式v二：2gh计算，其中g应取当地的重力加速度

D. 用刻度尺测量某点到O点的距离h,利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度

⑷某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h,并计算出打相应计数点时重锤的

速度v，通过描绘v2- h图象去研究机械能是否守恒.若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小

（1）已知打点计时器电源频率

为

50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为

■——

J审停

p rn^| rr 11 p 11 r(111 ' I 'I] 1' I T J-■ ■ i(mr jiTTijuiT pn T(■ r1 n r~|r~i ■ FTTI |TTI I |-

I 1 3 4 f< 7 R

----------- 也

保持不变，从理论上分析，合理的V2—h图象是下列图中的_________ .

8?为了验证机械能守恒定律，岳口高中的金金设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验

器材：

A. 小车

B. 钩码

C. 一端带滑轮的木板

D. 细线

E. 电火花计时器

F. 纸带

G. 毫米刻度尺

H. 低压交流电源

I . 220 V的交流电源

(1)根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是____________ (填写器材序号)，还应补充的器材是 ________ .

⑵实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号0?6)，测出0

到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d i、d2、d a> d4、d s、d e，打点周期为T.则打点2时小车的速度

V2= ________________ ;若测得小车质量为M钩码质量为m打点1和点5时小车的速度分别用V i、V5表示，

已知重力加速度?为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为_________ .

2 2

V v

(3)在实验数据处理时，如果以2为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出2 —d图象，其图线的斜率

离以及下落的高度，所以选项 e 是必须的；而秒表不需要，只要查相邻点的间隔即可得时间间隔，因为打点计时器

每隔0.02秒打一个点，所以 E 错误；有刻度尺测量点间距，而不需要游标卡尺，选项 D 错.（2） O 点到B 点下落

的

高度为h B ,所以减少的重力势能为 mgh ,增加的动能要计算 B 点的瞬时速度，B 为AC 的中间时刻即等于 AC 的平均

2 h e — h A 1 2 m h e — h A

速度，所以V B = -^,增加的动能 △ E<= 2m\i = 肝—.（3）为保证只有重力做功，释放前纸带竖直可减少纸 带与打点计时器限位孔之间的摩擦，选项

A 对；实验过程先接通电源，待打点稳定后再释放重锤，选项

B 对；速度

的计算必须从纸带数据来求，而不能根据自由落体运动求速度，如果按照自由落体运动的速度来求解则减少的重力 势能一定等于增加的动能，验证就没有意义了，选项 C 错；计算减少的重力势能 mgh-定要按照当地的重力加速度

、

，，

一

1 2

V 1 2

f

来计算，选项D 对.（4）若有恒定的阻力存在， 则根据动能定理可得（mg-f ）h =;mv ,即匚=2 g —二，所以图象斜率

2 h m 为定值，而且过原点，对照选项

A 对.

d 3 — d 1 cL 1 2 2

mg & （1）H 天平（2）—2^ 或 4T mgd 5— d 1） = 2（叶 m （V 5— V 1） ⑶ 忒

解析（1）电火花计时器使用的是 220 V 交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质 d 3— d 1 d 4

量M （2）打点2时的速度等于1?3或0?4间的平均速度，即

V 2=—亍或4T ；根据机械能守恒，整个系统减小的

1

重力势能等于整个系统增加的动能，即

mgd 5— d" = 2（阿m ?（v 2— V 2）

2

所以V 2 — d 图象的斜率表示的物理量的表达式为

1.B

2.A

3.C

4.CD

5.丙，0.25; 1.92m/s , 1.88, 1.84

6. (1)0.02 s

(2)5.40

1.35

(3) ^VH - gh BH

解析（1）打点计时器电源频率为

一

S AC

50 Hz ,则每隔 0.02 s 打一点.(2) S AC = (5.90 — 0.50)cm = 5.40 cm, V B =亓=

5.40 X 10 -

2 2X 0.02 ' 2 2

1 2 1 2 V B V H

m/s = 1.35 m/s.(3) 由动能定理有 mgh H = ^m\H — ^m\B ，得 —=空—gh BH . m h e — h A 2

7. (1)AC

(2) mgh ——异—— (3)ABD (4)A

解析（1）验证机械能守恒定律实验， 需要尽量减小阻力，以使得减少的重力势能接近增加的动能， 所以选择铁质重

锤而不是木质重锤，这样可以尽量减少阻力影响，即选项

A 对，

B 错；在计算速度时需要刻度尺测量点迹之间的距

1 2

；(3)根据 mgd= -( M+ n)iv 得:

_^g d M+ n?，

mg M+ m