3.知道重力势能的相对性. [知能准备] 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(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
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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
 
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
 

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(Ⅱ)碰撞的恢复系数的定义为e=
|v2-v1||v20-v10|
,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.
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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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如图,光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧 A 的一端固定在轨道的左端,OP 是可绕 O 点转动的轻杆,且摆到某处就能停在该处;另有一质量未知的小钢球.现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能.
(1)还需要的器材是
天平,刻度尺
天平,刻度尺

(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对
重力势能
重力势能
的测量,进而转化为对
质量
质量
高度
高度
的直接测量.
(3)为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量的关系,除以上器材外,还准备了两个轻弹簧 B 和 C,弹簧 A、B、C 的劲度系数均不相同.下表是记录的数据.
表一:弹簧 A
压缩量x(cm) 5 10 15 20
上升高度h(cm) 2.5 10 22.5 40
表二:压缩量 x=10cm
劲度系数k(N/m) A B C
上升高度h(cm) 10 20 30
①上述操作,采用的实验方法是
控制变量法
控制变量法

②根据以上数据,你认为弹簧的弹性势能与形变量的关系是
劲度系数一定时,弹性势能与形变量的平方成正比
劲度系数一定时,弹性势能与形变量的平方成正比
;与劲度系数的关系是
形变量一定时,弹性势能与劲度系数成正比
形变量一定时,弹性势能与劲度系数成正比

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