实验六验证机械能守恒定律(常规实验[例1](2019·安徽定远重点高中期末)利用如图(甲)所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验.(●注意事项1.安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力.2.重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.3.应先接通电源,让打点计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落.4.纸带长度应选用60cm左右为宜,应选用点迹清晰的纸带进行测量.5.速度不能用vn=gtn或vn=计算,速度应从纸带上直接测量计算.同样的道理,重物下落的高度h,也只能用刻度尺直接测量,而不能用hn=g或hn=计算得出.●误差分析1.减小测量误差:一是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应下落高度测量完,二是多测几次取平均值.2.误差来源:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量ΔEk=m必定稍小于重力势能的减少量ΔEp=mghn,改进办法是器材的安装,尽可能地减小阻力.(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有.(选填器材前的字母)A.大小合适的铁质重锤B.体积较大的木质重锤C.刻度尺D.游标卡尺E.秒表(2)如图(乙)是实验中得到的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点A,B,C,测得它们到起始点O的距离分别为hA,hB,hC.重锤质量用m表示,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.从打下O点到打下B点的过程中,重锤重力势能的减少量ΔEp=,动能的增加量ΔEk=.(3)在实验过程中,下列实验操作和数据处理正确的是.A.释放重锤前,使纸带保持竖直且重锤靠近打点计时器B.做实验时,先接通打点计时器的电源,再释放重锤C.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v,可测量该点到O点的距离h,再根据公式v=计算,其中g应取当地的重力加速度D.用刻度尺测量某点到O点的距离h,利用公式Ep=mgh计算重力势能的减少量,其中g应取当地的重力加速度(4)某同学在纸带上选取计数点后,测量它们到起始点O的距离h,并计算出打相应计数点时重锤的速度v,通过描绘v2h图象去研究机械能是否守恒.若实验中重锤所受阻力不可忽略,且阻力大小保持不变,从理论上分析,合理的v2h图象是图中的哪一个.解析:(1)为了减小阻力的影响,选择质量较大、体积较小的重锤,故A正确,B错误;在该实验中需要测量点迹间的距离,需要刻度尺,不需要游标卡尺,故C正确,D错误;打点计时器可以记录时间,不需要秒表,故E错误.(2)从打下O点到打下B点的过程中,重锤重力势能的减少量ΔEp=mghB,B点的速度为vB=则增加的动能为ΔEk=m=.(3)释放重锤前,应使纸带竖直且重锤尽量靠近打点计时器,故A正确;实验时,应先接通电源,再释放纸带,故B正确;为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v,应根据纸带上某段时间内的平均速度等于瞬时速度求出,故C错误;计算从开始到下落一段高度的重力势能的减少量时,应利用公式Ep=mgh计算,故D正确.(4)若机械能守恒,有mgh=mv2,则v2=2gh,可知v2h图线为过原点的一条倾斜直线,图线斜率为2g,若重锤受大小不变的阻力f作用,则有(mg-f)h=mv2,则v2=2（g-）h,图线仍为直线,只是斜率小于2g,选项A正确.答案:(1)AC(2)mghB(3)ABD(4)A[例2](2016·全国Ⅰ卷,22)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz.打出纸带的一部分如图(b)所示.该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其他题给条件进行推算.(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为,打出C点时重物下落的速度大小为,重物下落的加速度大小为.(2)已测得s1=8.89cm,s2=9.50cm,s3=10.10cm,当地重力加速度大小为9.80m/s2,实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%,由此推算出f为Hz.解析:(1)由关系式Δs=aT2得s2-s1=a1,s3-s2=a2,则a==.根据=得vB==,vC==.(2)由牛顿第二定律得mg-1%mg=ma,而a=,由此得0.99g=,即f=Hz=40Hz.答案:(1)(2)401.(2019·内蒙古集宁一中高三月考)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.已知频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8m/s2,小球质...
