某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律,他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮,B下端连接纸带,纸带穿过固定的打点计时器.用天平测出A、B两物块的质量mA=300 g,mB=100 g,A从高处由静止开始下落,B拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.图乙给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.已知打点计时器计时周期为T=0.02 s,则:
(1)在打点0~5过程中系统动能的增量ΔEk=________J,系统势能的减小量ΔEp=________J,由此得出的结论是______________________________;(重力加速度g取9.8m/s2,结果保留三位有效数字)
(2)用v表示物块A的速度,h表示物块A下落的高度.若某同学作出的图像如图丙所示,则可求出当地的重力加速度g=________m/s2(结果保留3位有效数字).
高一物理实验题中等难度题
某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律,他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮,B下端连接纸带,纸带穿过固定的打点计时器.用天平测出A、B两物块的质量mA=300 g,mB=100 g,A从高处由静止开始下落,B拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.图乙给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.已知打点计时器计时周期为T=0.02 s,则:
(1)在打点0~5过程中系统动能的增量ΔEk=________J,系统势能的减小量ΔEp=________J,由此得出的结论是______________________________;(重力加速度g取9.8m/s2,结果保留三位有效数字)
(2)用v表示物块A的速度,h表示物块A下落的高度.若某同学作出的图像如图丙所示,则可求出当地的重力加速度g=________m/s2(结果保留3位有效数字).
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某学习小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,质量均为M的物体A和B系在轻质细绳两端跨过光滑轻质定滑轮,每个钩码的质量均为,物体A上固定一轻质挡光片,挡光片下方h处固定一光电门,用来测量物体上的挡光片通过该处的时间t。
(1)某同学用游标卡尺测量挡光片的宽度d,测量结果如图乙所示,则挡光片宽度为_____cm。
(2)在物体A下面挂上一个钩码,让A、B及钩码组成的系统由静止释放,测出挡光片通过光电门的时间,则挡光片通过光电门的速率为___________(用题中给出的符号表示)。
(3)依次增加物体A下方钩码个数,让物体A由同一位置释放,分别测出挡光片通过光电门的时间、、…;
(4)设物体A下方所挂钩码个数为n,根据(3)中所测时间,描点作出图象如图丙所示,若在误差允许范围内满足图象斜率k=____,截距b=_____(均用题中符号表示),则证明机械能守恒定律成立。
(5)由于系统运动过程中要受到摩擦及空气阻力,若认为挂不同个数钩码时阻力相同,则实际描点作出的图象斜率会__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
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利用如图所示的装置验证机械能守恒定律.
(1)打点计时器应接___________(填“交流”或“直流”)电源.
(2)实验部分步骤如下:
A.按图装置沿竖直方向固定好打点计时器,把纸带下端挂上重物,穿过打点计时器.
B.将纸带下端靠近打点计时器附近静止,___________,___________,打点计时器在纸带上打下一系列的点.
C.如图为打出的一条纸带,用___________测出A,B,C与起始点O之间的距离分别为h1,h2,h3.
(3)设打点计时器的周期为T,重物质量为m,重力加速度为g,则重物下落到B点时的速度v=___________.研究纸带从O下落到B过程中增加的动能ΔEk=________,减少的重力势能ΔEp=________.
(4)由于纸带受到摩擦,实验测得的ΔEk___________(填“大于”或“小于”)ΔEp.
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(10分)现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A、B两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_____。动能的增加量可表示为_________。若在运动过程中机械能守恒,与s的关系式为= ________。
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
S(m) | 0.600 | 0.800 | 1.000 | 1.200 | 1.400 |
t(ms) | 8.22 | 7.17 | 6.44 | 5.85 | 5.43 |
1/t2(104s-2) | 1.48 | 1.95 | 2.41 | 2.92 | 3.39 |
以s为横坐标,为纵坐标,请你在图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=__________(保留3位有效数字)。
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率,将k和进行比较,若其差值在实验误差允许的范围内,则可认为此实验验证了机械能守恒定律。
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1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
s(m) | 0.600 | 0.800 | 1.000 | 1.200 | 1.400 |
t(ms) | 8.22 | 7.17 | 6.44 | 5.85 | 5.43 |
(×104s-2) | 1.48 | 1.95 | 2.41 | 2.92 | 3.39 |
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利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,实验时滑块在A处由静止开始运动.
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为_____;
(2)某次实验测得倾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek=_____,系统的重力势能减少量可表示为△Ep=_____,在误差允许的范围内,若△Ek=△Ep则可认为系统的机械能守恒.
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利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨,导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直,导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点的瞬时速度,滑块在A处由静止开始运动。
(1)实验测得倾角θ=30°,重力加速度为g,滑块从A到达B时m和M组成的系统动能增加量为ΔEk=____________,系统的重力势能减少量可为ΔEp=__________,在误差允许的范围内,若ΔEk=ΔEp,则可认为系统的机械能守恒.(用题中字母表示)
(2)改变A、B间距离,作出v2-d图象如图乙,测得M=m,则重力加速度g=________m/s2.
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利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,实验时滑块在A处由静止开始运动.
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为_____;
(2)某次实验测得倾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek=_____,系统的重力势能减少量可表示为△Ep=_____,在误差允许的范围内,若△Ek=△Ep则可认为系统的机械能守恒.
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某同学利用“验证牛顿第二定律”的实验器材,测量滑块与长木板之间的动摩擦因数。如图甲所示,带滑轮的长木板水平放置,轻绳跨过固定在长木板末端的滑轮,端连接砂桶,另一端连接固定在滑块上的拉力传感器,穿过打点计时器的纸带与滑块尾部相连接,砂桶离地面足够高。调节滑轮的位置使轻绳与长木板平行,不计轻绳与滑轮间的摩擦。
(1)为了完成实验______(选填“需要”或“不需要”)将长木板右端垫高以平衡摩擦力,______(选填“需要”或“不需要”)使砂桶的质量远小于滑块和拉力传感器的总质量。
(2)经正确、规范的操作后,打出一条如图乙所示的纸带,每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来,纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离,打点计时器的频率为50Hz.由此可求得滑块的加速度a=___m/s2(结果保留三位有效数字)
(3)改变砂桶的质量,进行多次实验,测出多组滑块的加速度a与相应的拉力传感器示数F,作出a-F图线如图(丙)所示,已知重力加速度为g=9.8m/2,则滑块(含拉力传感器)质量为______kg,滑块与长木板间的动摩擦因数为______。
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