某同学设计出如图所示的实验装置来“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m
B.AB之间的距离H
C.小球从A到B的下落时间tAB
D.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的变化图象如图所示,当小球下落过程中机械能守恒时,该直线斜率k0=__________。
(4)在实验中根据数据实际绘出—H图象的直线斜率为k(k<k0),则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值= _______________(用k、k0表示)。
用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平,离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处由静止释放,钢球的落地点距上轨道末端的水平距离为x。
(1)若轨道光滑,与h的理论关系应满足__________(用H、h表示)。
(2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表。
2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 | 6.00 | |
2.62 | 3.89 | 5.20 | 6.53 | 7.78 |
请在坐标纸上作出关系图线。
(______)
(3)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出),自同一高度静止释放的钢球,水平抛出的速率___________(选填“小于”或“大于”)理论值。
(4)从关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著,你认为造成上述偏差的可能原因是________________。
利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的____________。
A.动能变化量与势能变化量 B.速度变化量与势能变化量 C.速度变化量与高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是___________。
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码)
(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、,测得它们到起始点的距离分别为、、。已知当地重力加速度为,打点计时器打点的周期为。设重物的质量为。从打点到打点的过程中,重物的重力势能变化量_________,动能变化量_________。
(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是_______。
A.利用公式计算重物速度 B.利用公式计算重物速度
C.空气阻力和摩擦力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法
(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点的距离,计算对应计数点的重物速度,描绘图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论证该同学的判断是否正确_____。
某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律,频闪仪每隔0.05 s闪光一次,如图所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表.(当地重力加速度取9.8 m/s2,小球质量m=0.2 kg,结果保留3位有效数字)
(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=________ m/s;
(2)从t2到t5时间内,重力势能的增量ΔEp=________ J,动能的减少量ΔEk=________ J;
(3)在误差允许的范围内,若ΔEp与ΔEk近似相等,即验证了机械能守恒定律.,造成ΔEp和ΔEk不等的主要原因是_______________________.
为了探究机械能守恒定律,某同学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.4~6V的交流电源 I.220V的交流电源
J.天平 K.停表
(1)根据实验装置,你认为实验中不需要的器材是__________、__________。(填写器材序号)
(2)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1、2、3、4、5、6到0点的距离分别为、、、、、,打点周期为T。则打点2时小车的速度____________。
(3)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、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_____________。
(4)在处理实验数据时,如果以为纵轴,以d为横轴,根据实验数据绘出图象,其图线斜率的表达式为__________________。
某同学利用下图装置来做“验证机械能守恒定律”实验
(1)现有器材:打点计时器、学生电源、铁架台(包括铁夹)、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干和开关,其中此实验不需要使用的器材是__________.
(2)打点计时器使用_________电源(填“交流”,“直流”).
(3)使用打点计时器方法正确的是_________.
A.同时接通打点计时器的电源和释放重物
B.先接通打点计时器的电源再释放重物
C.先释放重物再接通打点计时器的电源
(4)若实验中所用重锤的质量m=0.3kg,打点计时器所用电源的频率为50Hz,正确操作得到的纸带如图乙所示,O点对应重锤开始下落的时刻,另选连续的三个计时点A、B、C作为测量的点,图中的数据分别为计数点A、B、C到起始点O的距离,取重力加速度g=9.8m/s2,则打点计时器在打B点时,重锤的速度大小是_______m/s,从初始位置O到打下计数点B的过程中,重锤的重力势能的减少量为____________J(结果都保留两位有效数字)
(5)在数据处理中,该同学发现物体重力势能的减少量ΔEp总是_________(选填“大于”“等于”或“小于”)物体动能的增加量ΔEk,主要原因是 _________(填选项前的字母)
A.选用的重锤质量过大
B.没用天平称重物质量
C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力