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如图甲所示是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平.回答下列问题:

(1)为完成此实验,除以上的器材,还需要的器材有______
A.毫米刻度尺                B.秒表
C.0~12V的直流电源         D.0~12V的交流电源
(2)在实验中打点计时器所接交流电频率为50Hz,当地重力加速度g=9.8m/s2,实验选用的重物质量m=1kg,纸带上打点计时器打下的连续计时点A、B、C到打下第一点O的距离如图乙所示,则从打下O点至B点的过程中,重物重力势能的减少量△Ep=______J,动能的增加量△Ek=______J.(计算结果均保留3位有效数字) 结论:______.
(3)通过计算发现,△Ep______△Ek(选填“小于”、“大于”或“等于”),这是因为______.

人气:704 ℃ 时间:2024-06-27 23:33:27
解答

(1)通过打点计时器计算时间,故不需要秒表,打点计时器应该与交流电源连接,需要刻度尺测量纸带上两点间的距离,故BC错误,AD正确.
故选:AD.
(2)重力势能减小量△Ep=mgh=1×9.8×0.26m J=2.55J.
利用匀变速直线运动的推论得:
vB=
xAC
2T=
0.3066−0.2172
2×0.02=2.235m/s
EkB=
1
2mvB2=2.50J
由此可知在误差允许范围内重锤的机械能守恒.
(3)通过计算可知重力势能的减小量大于动能的增加量,其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功,导致重力势能没有完全转化为动能.
故答案为:(1)AD;(2)2.55;2.50;在误差允许范围内重锤的机械能守恒(3)大于;重物下落过程中受到摩擦阻力作用.

试题解析:

1、解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.我们要从仪器的使用和长度的测量去考虑器材.
2、纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度,从而求出动能.
3、重物下落要克服阻力做功.

名师点评:

本题考点: 验证机械能守恒定律.
考点点评: 对于误差我们要分析为什么会存在误差以及怎么减小误差.其中减少纸带与打点计时器之间有摩擦,我们打点计时器安装时,面板要竖直.计算势能变化时,选取始末两点距离不能过近,减小读数的相对误差.
在分析实验时应注意结合实验的规律找出相应的物理规律进行分析!在验证机械能守恒时物体做匀加速直线运动,故满足匀加速直线运动的规律!

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