在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz．某同學選擇了一條理想的紙帶，圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D分別是每打兩個點取出的計數(shù)點，用刻度尺量出各計數(shù)點到O點的距離如圖所示．當紙帶打到B點時，根據(jù)上述數(shù)據(jù)可求得：（已知重物質(zhì)量為m，查得當?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.80m/s2）
（1）重物的重力勢能減小量為
1.91m
1.91m
J
（2）重物的動能增加量為
1.88m
1.88m
J
（3）根據(jù)計算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論
在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒．
在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒．
．
分析：（1）重力勢能的減小量等于重力所做功大�。�
（2）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，求出B點速度，從而進一步求出其動能的增加量．
（3）是由于存在誤差，物體下落時克服阻力做功，因此重力勢能的減小量略大于動能的增加量，若在誤差范圍內(nèi)，二者近似相等則說明物體機械能守恒．
解答：解：（1）重力勢能的減小量為：△EP=mghOB=1.91m（J）
（2）計數(shù)點之間的時間間隔為：T=0.04s．
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，求出B點速度為：
vB=
sAC
2T
=
(28.95-13.40)×10-2m
2×0.04s
=1.94m/s
則物體的動能為：
△Ek=
1
2
m
v
2
B
=
1
2
×m×(1.94)2J=1.88mJ
（2）重錘減小的重力勢能略大于其增加的動能，其原因是重錘在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力），必須克服阻力做功，減小的重力勢能等于增加的動能加上克服阻力所做的功，因此在允許的范圍內(nèi)，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．
故答案為：（1）1.91m，（2）1.88m，（3）在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒．
點評：運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．要注意單位的換算，要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（1）現(xiàn)行高中物理教材的學生實驗中，提供了重錘線的是
AC
AC

A、研究平拋物體的運動    B、驗證機械能守恒定律
C、驗證動量守恒定        D、用單擺測定重力加速度
（2）在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中：若打點計時器所接交流電的頻率為50赫茲，甲、乙兩條實驗紙帶，如圖1所示，應選
甲
甲
紙帶好．若已測得點2到4間距離為s1，點0到3間距離為s2，打點周期為T，驗證重物開始下落到打點計時器打下點3這段時間內(nèi)機械能守恒，s1、s2和T應滿足的關(guān)系為T=
S1
2
2gS2
S1
2
2gS2
．

（3）影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多．一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高增大，而半導體材料的電阻率則隨溫度的升高而減�。承Ｑ芯啃詫W習小組為了研究某種導電材料的導電特性，他們用該種材料制作成電阻值較小的線狀元件z做實驗，所用電壓表的量程為3V，電流表的量程為3A，測得元件Z中的電流與相應電壓的9組數(shù)據(jù)標在I-U圖上．
①他們進行實驗應選用的實物電路圖是圖2中的
C
C
．

②在交流評價過程中某同學提出，有2組實驗數(shù)據(jù)存在明顯的錯誤，你認為是
C、D
C、D
（只需填上與該數(shù)據(jù)對應的點O、A、B…）
③請在圖3上畫出元件Z的伏安特性曲線，判斷元件Z是
半導體
半導體
材料（“金屬”或“半導體”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?成都二模）（1）在驗證“機械能守恒定率”的試驗中：
①下面敘述正確的是
AB
AB
（填序號字母）
A．選用的重物的體積應當小一些
B．操作時應先通電再釋放紙帶
C．應該選用點跡清晰，且第一、二兩點間的距離接近2mm的紙帶進行分析
D．電磁打點計時器都應接在電壓為20V的交流電源上
②實驗室有下列器材可供選用：鐵架臺，電磁打點計時器（包括復寫紙），紙帶，停表，低壓交流電源（帶開關(guān)），導線，天平，刻度尺．
其中不必要的器材有
停表，天平
停表，天平
；缺少的器材是
重物
重物
．
（2）某同學想測某個電阻的電阻值Rx（約為130Ω），為此他找來下列器材：
A．電流E：電動勢約為1.5V，內(nèi)阻可忽略不計
B．電流表A1：量程為0～10mA，內(nèi)電阻r1=10Ω
C．電流表A2：量程為0～20mA電阻r2約為5Ω
D．定值電阻R0：阻值R0=90Ω
E．滑動變阻器R1：最大阻值為20Ω
F．滑動變阻器R2：最大阻值為1000Ω
G．單刀單擲開關(guān)S，導線若干
①該同學的設計思路是：先將其中一只電流表改裝成電壓表，然后利用伏安法測出Rx．為了盡量準確的測出Rx的阻值，請你根據(jù)找到的器材和該同學的設計思路，在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖，并標出器材符號．
②你所選用的滑動變阻器是
R1
R1
（填器材序號字母或器材符號）．
③若某次測量中電流表A1的示數(shù)為I1，電流表A2的示數(shù)為I2，則Rx的表達式為：Rx=
I1(R0+r1)
I2-I1
I1(R0+r1)
I2-I1
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某實驗小組想利用圖（甲）所示的單擺裝置來驗正機械能守恒定，但需要先測定當?shù)氐闹亓铀俣龋麄儚膶嶒炇艺襾砹巳鐖D（乙）所示的實驗器材．
（1）在測量當?shù)氐闹亓铀俣葧r，除器材a、c外，還應選擇的器材有
 
（填器材下的字母）．若測量過程中懸點松動，則測出的重力加速度
 
真實重力加速度（填“大于、等于或小于”）．
（2）用游標卡尺測量擺球的直徑時讀數(shù)如圖所示，則小球的直徑為
 
 cm．
（3）重力加速度測出后，繼續(xù)驗證擺球的機械能是否守恒，需要的器材有
 
（填器材下的字母）．取最低點D處為零勢面，橫坐標h為小球離最低點的高度，縱坐標E為小球的動能或勢能（m為小球的質(zhì)量）．推據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)，處理后得到圖（丙）所示的實驗圖象，經(jīng)分析后可以得出的結(jié)論是：
 
．精英家教網(wǎng)

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科目：高中物理 來源：2012年浙江省溫州市高考物理適應性訓練（二）（解析版） 題型：解答題

某實驗小組想利用圖（甲）所示的單擺裝置來驗正機械能守恒定，但需要先測定當?shù)氐闹亓铀俣龋麄儚膶嶒炇艺襾砹巳鐖D（乙）所示的實驗器材．
（1）在測量當?shù)氐闹亓铀俣葧r，除器材a、c外，還應選擇的器材有______（填器材下的字母）．若測量過程中懸點松動，則測出的重力加速度______真實重力加速度（填“大于、等于或小于”）．
（2）用游標卡尺測量擺球的直徑時讀數(shù)如圖所示，則小球的直徑為______ cm．
（3）重力加速度測出后，繼續(xù)驗證擺球的機械能是否守恒，需要的器材有______（填器材下的字母）．取最低點D處為零勢面，橫坐標h為小球離最低點的高度，縱坐標E為小球的動能或勢能（m為小球的質(zhì)量）．推據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)，處理后得到圖（丙）所示的實驗圖象，經(jīng)分析后可以得出的結(jié)論是：______．

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