验证机械能守恒定律
1.在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验时,除了铁架台、低压交流电源、刻度尺、纸带等实验器材外,还必需的器材应包括 ( )
A.秒表 B.天平
C.打点计时器 D.弹簧测力计
【解析】选C。本实验需要测量物体下落的高度来计算重力势能,测定速度来计算物体动能增加量,故还需要用打点计时器, 则C正确,A、B、D错误。
2.利用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律,通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中小铁球经过光电门B时,毫秒计时器(图中未画出)记录下小铁球的挡光时间t。实验前调整光电门位置,使小铁球下落过程中,小铁球球心垂直细激光束通过光电门,当地重力加速度为g。
(1)为了验证小铁球下落过程中机械能是否守恒,还需要测量的物理量是________。
A.A点距地面的高度H
B.A、B之间的距离h
C.小铁球从A到B的下落时间tAB
D.小铁球的直径d
(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v=________;要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒,只需验证等式________是否成立即可(用实验中测得物理量的符号表示)。
【解析】(1)根据实验原理可知,需要测量的是A点到光电门B的距离,故A错误,B正确。利用小铁球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度,不需要测量下落时间,但需要知道挡光物体的尺寸,因此需要测量小铁球的直径,故C错误,D正确。
(2)利用小铁球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度,故v= ;根据机械能守恒的表达式有mgh= mv2,可得 = h(或d2=2ght2),故只要验证 = h(或d2=2ght2)即可。
答案:(1)B、D (2) = h(或d2=2ght2)
3.如图是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。(g取9.80 m/s2)
(1)选出一条清晰的纸带如图甲所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流。用分度值为1 mm的刻度尺测得OA=12.41 cm,OB=18.90 cm,OC=27.06 cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,重锤的质量为1.00 kg。甲同学根据以上数据算出:当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了________J;此时重锤的速度vB=______m/s,此时重锤的动能比开始下落时增加了______J。(结果均保留三位有效数字)
