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某同学利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律. (1)该同学开始实验时情形...

某同学利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律

1该同学开始实验时情形如图甲所示,接通电源释放纸带请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:

___________________;

___________________

2该同学经修改错误并正确操作,让质量为1 kg的重锤下落,通过打点计时器在纸带上记录运动过程,打点计时器所接电源为频率是50 Hz的交变电源,纸带打点如图乙所示

纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点O、A间有点未画出,选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点图中未画出,各计数点与O点距离如图乙所示,单位为mm,重力加速度为98 m/s2,则:结果保留三位有效数字

根据纸带,打点计时器打下B点时,重锤速度vB=________,重锤动能EkB=________,从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为________由此可以得到的实验结论是:________________

 

(1)①打点计时器接了直流电 ②重锤离打点计时器太远 (2)1.18 m/s 0.690 J 0.692 J 在实验误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒 【解析】(1)本实验使用的是打点计时器,根据打点计时器的工作原理,必须使用交流电源,而该同学采用的是直流电源;纸带总长约1米左右,且尽可能在纸带上多打一些点,所以应让重物紧靠打点计时器,而该同学将重物放的位置离打点计时器太远,故该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是:①打点计时器接了直流电;②重物离打点计时器太远. (2)打点计时器所接电源为频率是50 Hz的交变电源,选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点,所以相邻的计数点的时间间隔是T=0.04 s.根据匀变速直线运动的规律:某段时间内的平均速度大小等于这段时间中间时刻的瞬时速度大小,则有: vB==m/s=1.175 m/s≈1.18 m/s 根据动能的定义得:Ek==×1×(1.175)2 J=0.690 J,从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为ΔEp=mgxOB=1×9.8×70.6×10-3 J=0.692 J 从前面的计算可以看出重锤动能增加量近似等于重锤势能减少量,即在误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒.  
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考点分析:
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在“验证机械能守恒定律”的实验中:

1从下列器材中选出实验所必须的,其编号为________

A打点计时器包括纸带

B重物

C天平

D毫米刻度尺

E秒表

F运动小车

2打点计时器的安装放置要求为________;开始打点计时的时候,应先________,然后________

3实验中产生系统误差的原因主要是________________,使重物获得的动能往往________为减小误差,悬挂在纸带下的重物应选择_______________________

4如果以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的-h图线是________,该线的斜率等于_____________

 

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在“验证机械能守恒定律”的实验中,要验证的是重物重力势能的减少量等于其动能的增加量,以下步骤仅是实验中的一部分,在这些步骤中多余或错误的有 

A把打点计时器固定到铁架台上,并用导线把它和低压流电源连接起来

B把纸带的一端固定到重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,把重物提升到一定高度

C接通电源,释放纸带

D用停表测出重物下落的时间

 

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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n点来验证机械能守恒定律下面举一些计算n点速度的方法,其中正确的是 

An点是第n个点,则vn=gnT

Bn点是第n个点,则vn=gn-1T

Cvn

Dvn

 

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用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中,下列物理量中需要测量的有 

A重物的质量

B重力加速度

C重物下落的高度

D与重物下落高度对应的重物的瞬时速度

 

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验证机械能守恒定律的实验中,根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,则以v2为纵轴,以h为横轴,画出的图线应是下图中的(

A.

B.

C.

D.

 

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