1、5.实验:验证机械能守恒定律 实验必备实验必备自主学习自主学习 一、实验目的一、实验目的 会用打点计时器验证机械能守恒定律的原理和方法。会用打点计时器验证机械能守恒定律的原理和方法。 二、实验器材二、实验器材 铁架台铁架台( (带铁夹带铁夹) )、电磁打点计时器、重物、电磁打点计时器、重物( (带夹纸带的夹子带夹纸带的夹子) )、纸带、复写纸、纸带、复写纸、 导线、导线、_、低压交流电源。、低压交流电源。 毫米刻度尺毫米刻度尺 【思考思考讨论讨论】 采用哪些措施可以减小实验误差采用哪些措施可以减小实验误差? ? 提示提示: :(1)(1)安装打点计时器时安装打点计时器时, ,必须使两个限位孔的
2、中线严格竖直必须使两个限位孔的中线严格竖直, ,以减小摩擦阻以减小摩擦阻 力。力。 (2)(2)应选用质量和密度较大的重物应选用质量和密度较大的重物, ,增大重力可使阻力的影响相对减小增大重力可使阻力的影响相对减小, ,增大密增大密 度可以减小体积度可以减小体积, ,使空气阻力减小。使空气阻力减小。 三、实验原理与设计三、实验原理与设计 1.1.实验的基本思想实验的基本思想验证性实验验证性实验: : 让重物自由下落让重物自由下落, ,忽略阻力情况下重物的机械能守恒忽略阻力情况下重物的机械能守恒, ,有两种方案验证重物的机械有两种方案验证重物的机械 能守恒能守恒: : (1)(1)以重物下落的起
3、始点以重物下落的起始点O O为基准为基准, ,测出重物下落高度测出重物下落高度h h时的速度大小时的速度大小v,v,若若 mvmv2 2= = mghmgh成立成立, ,则可验证重物的机械能守恒。则可验证重物的机械能守恒。 (2)(2)测出重物下落高度测出重物下落高度h h过程的初、末时刻的速度过程的初、末时刻的速度v v1 1、v v2 2, ,若关系式若关系式 =mgh=mgh成立成立, ,则重物的机械能守恒。则重物的机械能守恒。 1 2 22 21 11 mvmv 22 2.2.实验设计实验设计两个物理量的测量方法两个物理量的测量方法: : (1)(1)高度高度h h的测量的测量: :
4、用刻度尺测量重物下落过程的高度用刻度尺测量重物下落过程的高度h h。 (2)(2)速度速度v v的测量的测量: : 利用匀变速直线运动中某段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度利用匀变速直线运动中某段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度, , 来求某点的瞬时速度。来求某点的瞬时速度。 实验过程实验过程探究学习探究学习 实验步骤实验步骤 1.1.安装置安装置: :按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上, ,接好电路。接好电路。 2.2.打纸带打纸带: :将纸带的一端用夹子固定在重物上将纸带的一端用夹子固定在重物上, ,另一
5、端穿过打点计时器的限位孔另一端穿过打点计时器的限位孔, , 用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源, ,后松开纸带后松开纸带, , 让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3 35 5次实验。次实验。 3.3.选纸带选纸带: :选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2 mm2 mm的纸带的纸带, ,把纸带上打把纸带上打 出的两点间的距离为出的两点间的距离为2 mm2 mm的第一个点作为起始点的第一个点作为起始点, ,记作记作O,O,在距离在距离O O点
6、较远处再点较远处再 依次选出计数点依次选出计数点1 1、2 2、33 4.4.测距离测距离: :用刻度尺测出用刻度尺测出O O点到点到1 1、2 2、33的距离的距离, ,即为对应下落的高度即为对应下落的高度h h1 1、h h2 2、 h h3 3 【思考思考讨论讨论】 (1)(1)在实验中在实验中, ,使用打点计时器需要注意的事项有哪些使用打点计时器需要注意的事项有哪些? ? 提示提示: :打点前打点前, ,应使重物停在应使重物停在_(_(选填“靠近”或“远离”选填“靠近”或“远离”) )打点计时器的位打点计时器的位 置。置。 打点时打点时, ,应先应先_,_,待打点计时器打点待打点计时器
7、打点_后后, ,再松开纸带。再松开纸带。 打点计时器不能连续工作太长时间打点计时器不能连续工作太长时间, ,打点之后应立即关闭电源。打点之后应立即关闭电源。 靠近靠近 接通电源接通电源 稳定稳定 (2)(2)在实验中在实验中, ,测量数据时要注意的事项有哪些测量数据时要注意的事项有哪些? ? 提示提示: :对纸带进行测量时对纸带进行测量时, ,不要分段测量各段的位移不要分段测量各段的位移, ,正确的做法是一次测量正确的做法是一次测量 完毕完毕, ,即统一测量出各个计数点到起始点即统一测量出各个计数点到起始点O O之间的距离。之间的距离。 为减小实验误差为减小实验误差,1,1、2 2、3 3、4
8、4不一定是连续的计时点不一定是连续的计时点, ,可以每可以每5 5个点个点( (中间中间 隔隔4 4个点个点) )取一个计数点取一个计数点, ,此时两计数点的时间间隔此时两计数点的时间间隔T=0.1 sT=0.1 s。 数据收集与分析数据收集与分析 1.1.计算各点对应的瞬时速度计算各点对应的瞬时速度: :记下第记下第1 1个点的位置个点的位置O,O,在纸带上从离在纸带上从离O O点适当距离开点适当距离开 始选取几个计数点始选取几个计数点1 1、2 2、33并测量出各计数点到并测量出各计数点到O O点的距离点的距离h h1 1、h h2 2、h h3 3再根据再根据 公式公式v vn n= =
9、 , ,计算出计算出1 1、2 2、3 3、4n4n点的瞬时速度点的瞬时速度v v1 1、v v2 2、v v3 3、v v4 4vvn n。 n1n1 hh 2T 2.2.机械能守恒验证机械能守恒验证: : 方法一方法一: :利用起始点和第利用起始点和第n n点。点。 从起始点到第从起始点到第n n个计数点个计数点, ,重力势能减少量为重力势能减少量为mghmghn n, ,动能增加量为动能增加量为 , ,计算计算ghghn n和和 , ,如果在实验误差允许的范围内如果在实验误差允许的范围内ghghn n= = , ,则机械能守恒定律得到验证。则机械能守恒定律得到验证。 方法二方法二: :任
10、取两点任取两点A A、B B。 从从A A点到点到B B点点, ,重力势能减少量为重力势能减少量为mghmghAB AB, ,动能增加量为 动能增加量为 , ,计算计算ghghAB AB和 和 , ,如果在实验误差允许的范围内如果在实验误差允许的范围内ghghAB AB= = , ,则机械能守恒定律得到则机械能守恒定律得到 验证。验证。 2 n 1 mv 2 2 n 1 v 2 2 n 1 v 2 22 BA 11 mvmv 22 22 BA 11 vv 22 22 BA 11 vv 22 方法三方法三: :图像法。图像法。 计算各计数点计算各计数点 v v2 2, ,以以 v v2 2为纵轴
11、为纵轴, ,以各计数点到第一个点的距离以各计数点到第一个点的距离h h为横轴为横轴, ,根根 据实验数据绘出据实验数据绘出 v v2 2- -h h图线图线, ,如图所示。若在误差许可的范围内图像是一条过如图所示。若在误差许可的范围内图像是一条过 原点且斜率为原点且斜率为g g的直线的直线, ,则验证了机械能守恒定律。则验证了机械能守恒定律。 1 2 1 2 1 2 【思考思考讨论讨论】 (1)(1)实验完毕如何选取纸带实验完毕如何选取纸带? ? ( (科学思维科学思维) ) 提示提示: :应选用长度应选用长度60 cm60 cm左右、点迹清晰的纸带进行测量。左右、点迹清晰的纸带进行测量。 (
12、2)(2)测量速度时能否用公式测量速度时能否用公式v vt t=gt=gt计算计算? ?为什么为什么? ? 提示提示: :不能。因为这成了用机械能守恒定律验证机械能守恒。不能。因为这成了用机械能守恒定律验证机械能守恒。 误差分析误差分析 1.1.在进行长度测量时在进行长度测量时, ,测量及读数不准造成偶然误差。测量及读数不准造成偶然误差。 2.2.系统误差的主要来源是重物下落要克服阻力做功系统误差的主要来源是重物下落要克服阻力做功, ,部分机械能转化成内能部分机械能转化成内能, ,下下 落高度越大落高度越大, ,机械能损失越多机械能损失越多, ,所以实验数据出现了各计数点对应的机械能依次所以实
13、验数据出现了各计数点对应的机械能依次 略有减小的现象。略有减小的现象。 3.3.由于交流电的周期不稳定由于交流电的周期不稳定, ,造成打点时间间隔变化而产生系统误差。造成打点时间间隔变化而产生系统误差。 【思考思考讨论讨论】 请从重物的选取上说明如何减小实验的系统误差请从重物的选取上说明如何减小实验的系统误差? ? 提示提示: :重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体以减小空气阻力的影响。重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体以减小空气阻力的影响。 实验研析创新学习 类型一类型一 教材原型实验教材原型实验 角度角度1 1 实验原理和实验操作实验原理和实验操作 【典例典例1 1】(2020(
14、2020新乡高一检测新乡高一检测) )如图甲为验证“机械能守恒定律”的实验装如图甲为验证“机械能守恒定律”的实验装 置示意图。现有的器材为置示意图。现有的器材为: :带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹 的重锤、天平。回答下列问题的重锤、天平。回答下列问题: : (1)(1)为完成此实验为完成此实验, ,除了所给的器材外除了所给的器材外, ,还需要的器材有还需要的器材有_。( (填入正确填入正确 选项前的字母选项前的字母) ) A.A.刻度尺刻度尺 B.B.秒表秒表 C.0C.012 V12 V的直流电源的直流电源 D.0D.012 V12
15、V的交流电源的交流电源 (2)(2)下面列举了该实验的几个操作步骤下面列举了该实验的几个操作步骤: : A.A.按照图示的装置安装器材按照图示的装置安装器材 B.B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上将打点计时器接到电源的“直流输出”上 C.C.用天平测出重锤的质量用天平测出重锤的质量 D.D.先接通电源先接通电源, ,后释放纸带后释放纸带, ,打出一条纸带打出一条纸带 E.E.测量纸带上某些点间的距离测量纸带上某些点间的距离 F.F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 其中操作错误的步骤是其中操作
16、错误的步骤是_。 (3)(3)实验中误差产生的原因有实验中误差产生的原因有 _(_(写出两个原因写出两个原因) )。 (4)(4)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a a的数值。根据打出的纸带的数值。根据打出的纸带, ,选选 取纸带上连续的五个点取纸带上连续的五个点A A、B B、C C、D D、E,E,测出各点之间的距离如图乙所示。使用测出各点之间的距离如图乙所示。使用 交流电源的频率为交流电源的频率为f,f,则计算重锤下落的加速度的表达式则计算重锤下落的加速度的表达式a=_a=_。( (用用x x1 1、 x x2 2、x x3 3、x x4 4及
17、及f f表示表示) ) 【实验改进实验改进】利用光电门测速度利用光电门测速度 通过电磁铁控制的小铁球从通过电磁铁控制的小铁球从A A点自由下落点自由下落, ,下落过程中小铁球经过光电门下落过程中小铁球经过光电门B B时时, ,毫毫 秒计时器秒计时器( (图中未画出图中未画出) )记录下小铁球的挡光时间记录下小铁球的挡光时间t t。实验前调整光电门位置。实验前调整光电门位置, ,使使 小铁球下落过程中小铁球下落过程中, ,小铁球球心垂直细激光束通过光电门小铁球球心垂直细激光束通过光电门, ,当地重力加速度为当地重力加速度为g g。 角度角度2 2 实验数据处理实验数据处理 【典例典例2 2】(2
18、020(2020襄阳高一检测襄阳高一检测) )某同学做“验证机械能守恒定律”实验时某同学做“验证机械能守恒定律”实验时, , 不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏, ,损坏的是前端部分损坏的是前端部分, ,剩下的一段纸带上剩下的一段纸带上 各相邻点间的距离已测出并标在图中各相邻点间的距离已测出并标在图中, ,单位是单位是cmcm。打点计时器工作频率为。打点计时器工作频率为 50 Hz,50 Hz,重物的质量为重物的质量为m,m,重力加速度重力加速度g g取取9.8 m/s9.8 m/s2 2。 (1)(1)重物在重物在2 2点的速度点的速度v v2 2=_,=_
19、,在在5 5点的速度点的速度v v5 5=_,=_,此过程中动此过程中动 能增加量能增加量 E Ek k=_,=_,重力势能减少量重力势能减少量 E Ep p=_=_。由以上可得出实验。由以上可得出实验 结论结论_ _。 (2)(2)重物获得的动能往往重物获得的动能往往_(_(选填“大于”“小于”或“等于”选填“大于”“小于”或“等于”) )减少的减少的 重力势能重力势能, ,实验中产生系统误差的原因是实验中产生系统误差的原因是_ _ _ _ _ _。 (3)(3)根据实验判断下列图像正确的是根据实验判断下列图像正确的是( (其中其中 E Ek k表示重物动能的变化量表示重物动能的变化量, ,
20、 h h表示表示 物体下落的高度物体下落的高度) ) ( ( ) ) 类型二类型二 创新型实验创新型实验 【典例典例3 3】利用气垫导轨验证机械能守恒定律利用气垫导轨验证机械能守恒定律, ,实验装置示意图如图所示。实验装置示意图如图所示。 (1)(1)实验步骤实验步骤: : 将气垫导轨放在水平桌面将气垫导轨放在水平桌面上上, ,桌面高度不低于桌面高度不低于1 m,1 m,将导轨调至水平将导轨调至水平; ; 用游标卡尺测量挡光条的宽度为用游标卡尺测量挡光条的宽度为l=9.30=9.30 mm;mm; 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x=_cm;x=_cm;
21、 将滑块移至光电门将滑块移至光电门1 1左侧某处左侧某处, ,待砝码静止不动时待砝码静止不动时, ,释放滑块释放滑块, ,要求砝码落地前挡光条已通过要求砝码落地前挡光条已通过 光电门光电门2;2; 从数字计时器从数字计时器( (图中未画出图中未画出) )上分别读出挡光条通过光电门上分别读出挡光条通过光电门1 1和光电门和光电门2 2所用的所用的 时间时间 t t1 1和和 t t2 2; ; 用天平称出滑块和挡光条的总质量用天平称出滑块和挡光条的总质量M,M,再称出托盘和砝码的总质量再称出托盘和砝码的总质量m m。 (2)(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式用表示直接测量量的
22、字母写出下列所示物理量的表达式: : 滑块通过光电门滑块通过光电门1 1和光电门和光电门2 2时的瞬时速度分别为时的瞬时速度分别为v v1 1=_=_和和 v v2 2=_=_。 当滑块通过光电门当滑块通过光电门1 1和光电门和光电门2 2时时, ,系统系统( (包括滑块、挡光条、托盘和砝码包括滑块、挡光条、托盘和砝码) )的的 总动能分别为总动能分别为E Ek1 k1=_ =_和和E Ek2 k2=_ =_。 在滑块从光电门在滑块从光电门1 1运动到光电门运动到光电门2 2的过程中的过程中, ,系统势能的减少量系统势能的减少量 E Ep p减 减 =_(=_(重力加速度为重力加速度为g)g)
23、。 (3)(3)如果如果 E Ep p减 减=_, =_,则可认为验证了机械能守恒定律。则可认为验证了机械能守恒定律。 【创新评价创新评价】 创新角度创新角度 创新方案创新方案 速度测量的创新速度测量的创新 利用光电计时器测量时间更加准确、方便利用光电计时器测量时间更加准确、方便 实验器材的创新实验器材的创新 利用气垫导轨和滑块利用气垫导轨和滑块, ,能有效地减小实验能有效地减小实验 误差误差 【创新探究创新探究】 (1)(1)如何测量滑块经过光电门的瞬时速度如何测量滑块经过光电门的瞬时速度? ? 提示提示: :由于滑块通过光电门的时间由于滑块通过光电门的时间 t t非常短非常短, ,在这段时
24、间内滑块的运动可以近似在这段时间内滑块的运动可以近似 看作匀速直线运动看作匀速直线运动, ,所以可认为滑块通过光电门时的瞬时速度等于其通过光电门所以可认为滑块通过光电门时的瞬时速度等于其通过光电门 的平均速度的平均速度, ,即即v= v= 。 (2)(2)怎样提高实验的准确性怎样提高实验的准确性? ? 提示提示: :换用宽度更窄一些的挡光条。换用宽度更窄一些的挡光条。 x t 课堂检测课堂检测素养达标素养达标 1.1.在做“验证机械能守恒定律”的实验时在做“验证机械能守恒定律”的实验时, ,发现重物减少的重力势能总是略大发现重物减少的重力势能总是略大 于重物增加的动能于重物增加的动能, ,造成
25、这种现象的主要原因是造成这种现象的主要原因是 ( ( ) ) A.A.选用的重物质量过大选用的重物质量过大 B.B.选用的重物质量过小选用的重物质量过小 C.C.空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D.D.实验时操作不规范实验时操作不规范, ,实验数据测量不准确实验数据测量不准确 【解析解析】选选C C。造成题中所述误差的主要原因是来自各方面的阻力。造成题中所述误差的主要原因是来自各方面的阻力, ,选项选项C C正确。正确。 2.(20202.(2020滕州高一检测滕州高一检测) )利用自由落体运动可测量重力加速度。有两组同学利用自由落体运动可测量
26、重力加速度。有两组同学 分别利用下面甲、乙两种实验装置进行了实验分别利用下面甲、乙两种实验装置进行了实验, ,其中乙图中的其中乙图中的M M为可恢复簧片为可恢复簧片,M,M 与触头接触与触头接触, ,开始实验时需要手动敲击开始实验时需要手动敲击M M断开电路断开电路, ,使电磁铁失去磁性释放第一使电磁铁失去磁性释放第一 个小球个小球, ,当前一个小球撞击当前一个小球撞击M M时后一个小球被释放。时后一个小球被释放。 (1)(1)下列说法正确的有下列说法正确的有_。 A.A.两种实验都必须使用交流电源两种实验都必须使用交流电源 B.B.甲实验利用的是公式甲实验利用的是公式 x=gTx=gT2 2
27、; ;乙实验利用的是公式乙实验利用的是公式h=h= gtgt2 2, ,所以都需要用秒所以都需要用秒 表测量时间表测量时间, ,用直尺测量距离用直尺测量距离 C.C.甲实验要先接通电源甲实验要先接通电源, ,后释放纸带后释放纸带; ;乙实验应在手动敲击乙实验应在手动敲击M M的同时按下秒表开的同时按下秒表开 始计时始计时 D.D.这两个实验装置均可以用来验证机械能守恒定律这两个实验装置均可以用来验证机械能守恒定律 1 2 (2)(2)图丙是用甲实验装置进行实验后选取的一条符合实验要求的纸带图丙是用甲实验装置进行实验后选取的一条符合实验要求的纸带,O,O为第一为第一 个点个点,A,A、B B、C
28、 C为从合适位置开始选取的三个连续点为从合适位置开始选取的三个连续点( (其他点未画出其他点未画出) )。已知打点。已知打点 计时器每隔计时器每隔0.02 s0.02 s打一次点打一次点, ,可以计算出重力加速度可以计算出重力加速度g=_m/sg=_m/s2 2( (结果保留结果保留 两位有效数字两位有效数字) )。 (3)(3)用乙实验装置做实验用乙实验装置做实验, ,测得小球下落的高度测得小球下落的高度H=1.200 m,10H=1.200 m,10个小球下落的总个小球下落的总 时间时间t=5.0 st=5.0 s。 可求出重力加速度可求出重力加速度g=_m/sg=_m/s2 2( (结果
29、保留两位有效数结果保留两位有效数 字字) )。 3.3.某小组设计了图某小组设计了图(a)(a)所示的装置验证机械能守恒定律所示的装置验证机械能守恒定律( (已知重力加速度为已知重力加速度为g)g)。 (1)(1)所用传感器的名称是所用传感器的名称是_;_; (2)(2)以下实验步骤中不必要的是以下实验步骤中不必要的是_;(_;(填字母标号填字母标号) ) A.A.将小车从轨道上某处释放将小车从轨道上某处释放, ,测出经过两个传感器的速度测出经过两个传感器的速度v v1 1和和v v2 2( (轨道摩擦可忽略轨道摩擦可忽略) ) B.B.在轨道上安装两个传感器在轨道上安装两个传感器, ,测出它
30、们的高度差测出它们的高度差h h C.C.连接连接DISDIS实验线路实验线路 D.D.测出小车的总质量测出小车的总质量m m (3)(3)多次改变两个传感器的距离多次改变两个传感器的距离, ,测得测得h h及对应的及对应的v v1 1和和v v2 2, ,取取 v v2 2= = , ,并作出并作出 v v2 2- -h h图像图像, ,如图如图(b)(b)所示。实验中每次释放小车的位置所示。实验中每次释放小车的位置_(_(选填“必须”选填“必须” 或“不必”或“不必”) )相同相同; ;该图线的斜率该图线的斜率k=_k=_。 22 21 vv 4.(20204.(2020成都高一检测成都高
31、一检测) )某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守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。频闪仪每隔恒定律。频闪仪每隔0.05 s0.05 s闪光一次闪光一次, ,图中所标数据为实际距离图中所标数据为实际距离, ,该同学通过该同学通过 计算得到不同时刻的速度如表所示计算得到不同时刻的速度如表所示( (当地重力加速度当地重力加速度g g取取9.8 m/s9.8 m/s2 2, ,小球质量小球质量 m=0.2 kg,m=0.2 kg,计算结果保留三位有效数字计算结果保留三位有效数字):): 时刻时刻 t t2 2 t t3 3 t t4 4 t t5 5 速度速度(ms(ms-
32、 -1 1) ) 4.994.99 4.484.48 3.983.98 (1)(1)由频闪照片上的数据计算由频闪照片上的数据计算t t5 5时刻小球的速度时刻小球的速度v v5 5=_m/s;=_m/s; (2)(2)从从t t2 2到到t t5 5时间内时间内, ,重力势能增加量重力势能增加量 E Ep p=_J,=_J,动能减少量动能减少量 E Ek k=_J;=_J; (3)(3)在误差允许的范围内在误差允许的范围内, ,若若 E Ep p与与 E Ek k近似相等近似相等, ,则验证了机械能守恒定律。则验证了机械能守恒定律。 由上述计算得由上述计算得 E Ep p_(_(选填“选填“”
33、“”“”或“或“=”)=”) E Ek k, ,造成这种结果的主造成这种结果的主 要原因是要原因是_ _。 5.“5.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行。验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行。 (1)(1)比较这两种方案比较这两种方案,_(,_(选填“甲”或“乙”选填“甲”或“乙”) )方案好些。方案好些。 (2)(2)如图丙是某种方案得到的一条纸带如图丙是某种方案得到的一条纸带, ,测得每两个计数点间距离如图所示测得每两个计数点间距离如图所示, ,已已 知每两个计数点之间的时间间隔知每两个计数点之间的时间间隔T=0.1 s,T=0.1 s,
34、物体运动的加速度物体运动的加速度 a=_m/sa=_m/s2 2( (结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字););该纸带是采用该纸带是采用_(_(选项“甲”选项“甲” 或“乙”或“乙”) )实验方案得到的。实验方案得到的。 (3)(3)如图丁是采用甲方案时得到的一条纸带如图丁是采用甲方案时得到的一条纸带, ,在计算图中在计算图中N N点速度时点速度时, ,几位同学分几位同学分 别用下列不同的方法进行别用下列不同的方法进行, ,其中正确的是其中正确的是 ( ( ) ) A.vA.vN N=gnT=gnT B.vB.vN N= = C.vC.vN N= = D.vD.vN N=g(n=g(n-
35、 -1)T1)T nn1 xx 2T n1n1 dd 2T 6.(20206.(2020三亚高一检测三亚高一检测) )某探究小组利用传感器研究小球在摆动过程中的机某探究小组利用传感器研究小球在摆动过程中的机 械能守恒定律械能守恒定律, ,实验装置如图甲所示实验装置如图甲所示, ,在悬点处装有拉力传感器在悬点处装有拉力传感器, ,可记录小球在可记录小球在 摆动过程中各时刻的拉力值摆动过程中各时刻的拉力值, ,小球半径、摆线的质量和摆动过程中摆线长度的小球半径、摆线的质量和摆动过程中摆线长度的 变化可忽略不计。实验过程如下变化可忽略不计。实验过程如下: : (1)(1)测量小球质量测量小球质量m
36、m、摆线长、摆线长L L。 (2)(2)将小球拉离平衡位置在某一高度处无初速度释放将小球拉离平衡位置在某一高度处无初速度释放, ,在传感器采集的数据中提在传感器采集的数据中提 取最大值为取最大值为F,F,小球摆到最低点时动能的表达式为小球摆到最低点时动能的表达式为_(_(用上面给用上面给 定物理量的符号表示定物理量的符号表示) )。 (3)(3)改变释放高度改变释放高度h,h,重复上述过程重复上述过程, ,获取多组摆动高度获取多组摆动高度h h与对应过程的拉力最大与对应过程的拉力最大 值值F F的数据的数据, ,在在F F- -h h坐标系中描点连线。坐标系中描点连线。 (4)(4)通过描点连线通过描点连线, ,发现发现F F与与h h成线性关系成线性关系, ,如图乙所示如图乙所示, ,可证明小球摆动过程中可证明小球摆动过程中 机械能守恒。机械能守恒。 (5)(5)根据根据F F- -h h图线中数据图线中数据, ,可知小球质量可知小球质量m=_kg,m=_kg,摆线长摆线长L=_m(L=_m(计计 算结果保留两位有效数字算结果保留两位有效数字, ,重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2) )。
