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(1)在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为f=50Hz,实验要求打点计时器在打第一个点时释放纸带.甲、乙、丙三个同学分别用同一装置各打出一条纸带,量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.48cm,0.19cm和0.18cm,肯定其中一个同学在操作上有错误,该同学是
 
;其错误的操作是
 

(2)(4分)丁同学用甲图所示装置进行实验,得到如图乙所示的纸带,把第一个点(初速度为零)记作O点,测出O、A间的距离为68.97cm,点A、C间的距离为15.24cm,点C、E间的距离16.76cm,已知当地重力加速度为g=9.8m/s2,重锤的质量为m=1.0kg,则打点计时器在打O点到C点的这段时间内,重锤动能的增加量为
 
J,重力势能的减少量为
 
J.(保留三位有效数字)
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(3)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a=
 
m/s2(结果保留三位有效数字)
(4)在实验中发现,重锤减小的重力势能总大于重锤增加的动能,其原因主要是
 
,用题目给出的已知量,求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为
 
N.
(5)若利用BD段来验证机械能守恒,则还要测量的物理量是
 
,要验证的表达式是
 
用题中符号表达)
分析:(1)做自由下落物体在0.02s内下落的高度大约2mm,从而确定甲在操作上错误.1、2两个点的距离偏大,可知初速度不为零,操作的错误在于先释放重物后接通电源.
(2)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的瞬时速度,从而得出C点的动能,知道重锤动能的增加量.根据重力做功求出重力势能的减小量.
(3)根据连续相等时间内的位移之差是一恒量,即△x=aT2求出重锤下落的加速度.
(4)重锤受重力和阻力,根据牛顿第二定律列式求解.
(5)利用BD段来验证机械能守恒,则还要测量的物理量是BD长度,再根据重物在这两段的平均速度来表示其瞬时速度,从而可知物体减小的重力势能与滑块及物体增加的动能关系,进而得以验证.
解答:解:(1)若物体做自由下落,在0.02s内的位移大约在2mm左右,可见甲同学的操作错误,使得重物的初速度不为零,即先释放重物后接通电源.
(2)C点的速度等于AE段的平均速度:vC=
(15.24+16.76)×10-2
0.08
m/s=4m/s,
则动能的增加量:△Ek=
1
2
mvC2=
1
2
×1×16J=8.00J
重力势能的减小量:△Ep=mgh=9.8×(68.97+15.24)×10-2=8.25J.
(3)根据△x=aT2得:a=
△x
T2
=
(16.76-15.24)×10-2
0.042
m/s2=9.50m/s2
(4)重锤减小的重力势能总大于重锤增加的动能,其原因主要是因为在重锤带着纸带下落过程中存在着阻力的作用;
根据牛顿第二定律,有:mg-f=ma
解得:f=m(g-a)=1×(9.8-9.5)=0.3N;
(5)利用BD段来验证机械能守恒,则还要测量的物理量是BD长度,从而可求出从B到D的减小的重力势能;
再由某段平均速度等于其中时刻的瞬时速度,则有:EK=
1
2
m(
XCE
2
f)
2
-
1
2
m(
XAC
2
f)
2

因此,验证的表达式是:mgXBD=
1
2
m(
XCE
2
f)
2
-
1
2
m(
XAC
2
f)
2

故答案为:(1)甲,先释放重锤后接通电源;
(2)8.00;8.25;
(3)9.50;
(4)因为在重锤带着纸带下落过程中存在着阻力的作用;0.30;
(5)BD段的长度,mgXBD=
1
2
m(
XCE
2
f)
2
-
1
2
m(
XAC
2
f)
2
点评:利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用,提高解决问题能力.要注意单位的换算和有效数字的保留.
本题借助于光电门来算瞬时速度,并将物体与滑块作为一整体来研究,注意在实验过程中要尽量减小系统受到的阻力.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中,有如下器材:
A.打点计时器B.低压交流电源(附导线)
C.天平(附砝码)D.铁架台(附夹子)
E.重锤(附夹子)F.纸带
G.秒表H.复写纸
(1)其中不必要的器材是
CG
CG
;还缺少的器材是
毫米刻度尺
毫米刻度尺

(2)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.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(静止点),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=27.85cm.打点计时器电源为50Hz的交流电.若重锤质量为m,根据以上数据可以求得: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
1.88m
1.88m
J;此时重锤的动能比开始下落时增加了
1.96m
1.96m
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可能是
做实验时先释放了纸带然后再合上打点计时器的电键(或“接通打点计时器是重锤已经具有初速度”、“重锤下落初速度不为零”、“释放纸带时手抖动了”等等)
做实验时先释放了纸带然后再合上打点计时器的电键(或“接通打点计时器是重锤已经具有初速度”、“重锤下落初速度不为零”、“释放纸带时手抖动了”等等)
(找出一种原因即可);
(3)如果重锤下落高度为h时对应的速度为v,以
v2
2
为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出
v2
2
-k
图线,则图线斜率的数值在理论上等于
g(或重力加速度)
g(或重力加速度)

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2011?泗阳县一模)(1)在做“测定匀变速直线运动加速度”的实验中,取下一段如图所示的纸带研究其运动情况.设O点为计数的起始点,在四个连续的计数点中,每相邻两计数点间的时间间隔为0.1s,若物体做理想的匀加速直线运动,则计数点“A”与起始点O之间的距离x1为
4.00
4.00
cm,打计数点“A”时物体的瞬时速度为
0.500
0.500
m/s,物体的加速度为
2.00
2.00
m/s2(结果均保留3位有效数字).
(2)在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中?
①备有如下器材:A.打点计时器;B.直流电源;C.交流电源;D.纸带;E.带夹子的重物;F.秒有表;G.刻度尺;H.导线;I.铁架台.其中该实验不需要的器材是
BF
BF
(填字母代号).?
②在实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz,实验要求打点计时器在打完第一个点时释放纸带,甲、乙、丙三个学生分别用同一装置各打出一条纸带,量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.48cm,0.19cm和0.18cm.可见其中肯定有一个学生在操作上有错误,错误操作的同学是
,其错误的操作是
先释放纸带后接电源
先释放纸带后接电源

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

如图(甲)所示,在利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验中,某实验小组打出了三条纸带,但是由于实验操作不规范,三条打点精英家教网纸带的第1个点和第2个点之间的距离都明显的大于2mm,于是他们选择了如图(乙)所示的一条点迹清晰且在
一条直线上的纸带进行数据处理.他们首先在所选择纸带的前四个点的下方标上1、2、3、4,在后面适当位置又选了五个计数点A、B、C、D、E;然后,他们又设计了四种数据处理方案来验证机械能守恒定律.
方案1:选择第1个点作为过程的起点,分别选择计数点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出计数点A、B、C、D、E到第1个点的距离h1、h2、h3、h4、h5,再数出计数点B、C、D到第1个点的时间间隔数k,利用Vn=gkT算出重物运动到计数点B、C、D时的速度,比较“mghn
1
2
m
V
2
n
”是否相等来验证机械能是否守恒.
方案2:选择第1个点作为过程的起点,分别选择计数点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出计数点A、B、C、D、E到第1个点的距离h1、h2、h3、h4、h5,利用Vn=
hn+1-hn-1
2T
算出重物运动到计数点B、C、D时的速度,比较“mghn
1
2
m
V
2
n
”是否相等来验证机械能是否守恒.
方案3:选择第3个点作为过程的起点,分别选择计数点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出计数点A、B、C、D、E到第3个点的距离h1、h2、h3、h4、h5,再数出计数点B、C、D到第1个点的时间间隔数k,利用Vn=gkT算出重物运动到计数点B、C、D时的速度,利用V3=2gT求出打第3个点时重物的速度,比较“mghn和(
1
2
m
V
2
n
-
1
2
m
V
2
3
)”是否相等来验证机械能是否守恒.
方案4:选择第3个点作为过程的起点,分别选择计数点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出计数点A、B、C、D、E到第3个点的距离h1、h2、h3、h4、h5,利用Vn=
hn+1-hn-1
2T
算出重物运动到计数点B、C、D时的速度,再测出第2个点到第4个点之间的距离S,利用V3=
S
2T
求出打第3个点时重物的速度,比较“mghn和(
1
2
m
V
2
n
-
1
2
m
V
2
3
)”是否相等来验证机械能是否守恒.
(1)你认为最合适的方案是
 

(2)说出两条你认为其他方案不合适的理由:
理由1:
 

理由2:
 

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科目:高中物理 来源: 题型:

在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中
(1)备有如下器材:A.打点计时器;B.直流电源;C.交流电源;D.纸带;E.带夹子的重物;F.秒表;G.刻度尺;H.天平;I.导线;J.铁架台;.其中该实验不需要的器材是
 
(填字母代号)
(2)实验中,质量m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落,打点计时器在纸带上打下一系列的点,如图,相邻计数点时间间隔为0.04s,P为纸带运动的起点,从打P到打下B过程中物体重力势能的△EP=
 
J,在此过程中物体动能的增加量△EK=
 
J(已知当地的重力加速度g=9.8m/s2,答案保留三位有效数字).用v表示各计数点的速度,h表示各计数点到P点的距离,以v2/2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的v2/2-h图线,若斜率等于某个物理量的数值时,说明重物下落过程中机械能守恒,该物理量是
 

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