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实验专项抢分练(六)验证机械能守恒定律
(建议用时40分钟)
1.(2021·柳州模拟)某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”,让小球
从A点自由下落,下落过程中经过A点正下方的光电门B时,光电计时器记录下小球通过光电
门的时间t,当地的重力加速度为g。
(1)为了验证机械能守恒定律,该实验还需要测量下列哪些物理量。
A.小球的质量mB.AB之间的距离
C.小球从A到B的下落时间tABD.小球的直径d
(2)小球通过光电门时的瞬时速度v=(用题中所给的物理量表示)。
(3)调整AB之间距离H,多次重复上述过程,作出随H的变化图像如图乙所示,当小球下落过
程中机械能守恒时,该直线斜率k=。
0
(4)在实验中根据数据实际绘出-H图像的直线斜率为k(kk),则实验过程中所受的平均阻
0
力f与小球重力mg的比值=(用k、k表示)。
0
【解析】(1)根据机械能守恒的表达式可知,方程两边可以约掉质量,因此不需要测量质量,故
A错误;根据实验原理可知,需要测量的是A点到光电门B的距离H,故B正确;利用小球通过
光电门的平均速度来代替瞬时速度,不需要测量下落时间,故C错误;利用小球通过光电门的
平均速度来代替瞬时速度时,需要知道挡光物体的尺寸,因此需要测量小球的直径,故D正确。
(2)已知经过光电门时的时间和小球的直径,则可以由平均速度表示经过光电门时的瞬时速度,
故v=;
22
(3)若减小的重力势能等于增加的动能时,可以认为机械能守恒;则有:mgH=mv;即:2gH=(),
解得:=·H,那么该直线斜率k=。
0
2
(4)乙图线=kH,因存在阻力,则有:mgH-fH=mv;所以小球下落过程中所受平均阻力与小球
所受重力的比值为=。
答案:(1)B、D(2)(3)(4)
2.(2021·衡阳模拟)利用如图1所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作,从
打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图2所示。图中O点为打点起始点,且速度为零。选取
纸带上打出的连续点A、B、C、…,测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h、h、
12
h,已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T。
3
(1)为验证从O到F过程中重锤的机械能是否守恒,需要计算出重锤下落过程中重力势能的减
少量ΔE=。
p
(2)计算动能的增加量ΔE时需要先计算出打点计时器打下F点时重锤的瞬时速度
k
v,v=,这样计算的依据是。
FF
(3)某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入表格(为便于比较,
表中数据均保留一位小数)。其中不合理的是第组数据,判断的依据是。
12345
-2
ΔE(×10J)5.010.114.720.
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