共10题,约5240字。

  第29讲 实验:验证机械能守恒定律
  体验成功
  1.如图所示,用一小钢球及下述装置测定弹簧被压缩时的弹性势能:光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,该轻杆摆到某处就能停在该处,作为指示钢球位置的标杆.
  (1)还需要的器材是    、    .
  (2)该实验是间接测量弹簧的弹性势能,实际上是把对弹性势能的测量转化为对     的测量,进而转化为对     和     的直接测量.
  解析:先用球将弹簧压缩到某一位置,此时弹簧具有弹性势能Ep弹,放开小球则弹簧会将弹性势能全部转化为小球的动能;接着小球冲上光滑圆弧,将动能全部转化为重力势能,即Ep弹=mgh.故只要测出质量m与高度h即可.
  答案:(1)天平 刻度尺 (2)重力势能 质量 高度
  2.在“验证机械能守恒定律”的实验中:
  (1)某同学用图甲所示的装置进行实验,得到图乙所示的纸带,测出点A、C间的距离为14.77 cm,点C、E间的距离为16.33 cm,已知当地的重力加速度为9.8 m/s2,重物的质量m=1.0 kg,则重物在下落过程中受到的平均阻力大小f=    N.
  (2)某同学上交的实验报告显示重物动能的增加量略大于重物势能的减少量,出现这一问题的原因可能是     .(填序号)
  A.重物的质量测量错误
  B.该同学自编了实验数据
  C.交流电源的频率不等于50 Hz
  D.重物下落时受到的阻力过大
  解析:(1)设重物下落的加速度为a,根据运动学公式有:
  Δs=a•Δt2
  即a=(16.33-14.77)×10-20.042 m/s2=9.75 m/s2
  根据牛顿第二定律有:mg-f=ma,得f=0.05 N.
  (2)重物的质量不影响重物的机械能守恒,重物下落时阻力过大只会使重物动能的增加量小于势能的减少量,故只有选项B、C是可能的原因.
  答案:(1)0.05 (2)BC
  3.某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.弧形轨道的末端水平,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,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.
  (1)若轨道完全光滑,s2与h的理论关系应满足:s2=        .(用H、h表示)
  (2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示:                      甲
  h(×10-1 m) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
  s2(×10-1 m-2 ) 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78
  请在图乙所示的坐标纸上作出s2-h图象.
  乙
  (3)对比实验结果与理论计算得到的s2-h图象(图中已画出),自同一高度处由静止释放的钢球水平抛出的速率      理论值(填“小于”或“大于”).
  (4)从s2-h图象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:                       .
  解析:(1)根据机械能守恒,可得钢球离开轨道时的速度为2hg,由平抛运动知识可求得钢球运动的时间为2Hg,所以s=vt=4Hh.
  (2)依次描点,连线,注意不要画成折线,如图丙所示.

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