如图1所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可验*机械能守恒定律.(1...
问题详情:
如图1所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可验*机械能守恒定律.
(1)已准备的器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需要的器材是 (填字母代号)
A.直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺
(2)实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某同学对实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案,这些方案中合理的是 .
A.用刻度尺测出物体下落高度h,由打点间隔数算出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度v
B.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v=计算出瞬时速度v
C.根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过h=计算得出高度h
D.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v
(3)安装好实验装置,正确进行实验*作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如下图所示.图中O点为打点起始点,且速度为零.选取纸带上打出的连续点A、B、C…作为计数点,测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,计时器打点周期为T.为了验*此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从O点到F点的过程中,重锤重力势能的减少量△Ep= .动能的增加量△Ek= (用题中所给字母表示).
(4)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,关于这个误差下列说法正确的是 .
A.该误差属于偶然误差
B.该误差属于系统误差
C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
(5)某同学在实验中发现重锤增加的动能略小于重锤减少的重力势能,于是深入研究阻力对本实验的影响.若重锤所受阻力为f,重锤质量为m,重力加速度为g.他测出各计数点到起始点的距离h,并计算出各计数点的速度v,用实验测得的数据绘制出v2﹣h图线,如图2所示.图象是一条直线,此直线斜率k= (用题中字母表示).已知当地的重力加速度g=9.8m/s2,由图线求得重锤下落时受到阻力与重锤所受重力的百分比为 %.(保留两位有效数字)
【回答】
解:(1)打点计时器需要使用交流电源,要测量物体下降的高度,以及瞬时速度的大小,所以需要测量点迹间的距离,需要毫米刻度尺;实验验*动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,所以不需要测量物体的质量,故不需要天平与砝码.故选:D.
(2)验*机械能守恒定律实验,要用刻度尺测出物体下落的高度h,然后求出物体重力势能的减少量;重物下落时做匀加速直线运动,根据匀变速直线运动的特点求出瞬时速度,即:纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,故ABC错误,D正确,故选D;
(3)从O点到F点的过程中,重锤重力势能的减少量△Ep=mgh2,
到达F点时的速度:vF==,重物动能的增加量:△EK=mvF2=;
(4)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,这个误差是系统误差,无法避免;
系统误差时由于空气阻力与摩擦阻力造成的,可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差.故选:BD.
(5)由动能定理可知:(mg﹣f)h=mv2,整理得:v2=h,v2﹣h图象的斜率:k=;
由图示图象可知,斜率:k==19.2,已知k=,则:=,阻力与重力之比:=1﹣≈2.0%;
故*为:(1)D;(2)D;(3)mgh2;;(4)BD;(5);2.0.
知识点:机械能守恒定律
题型:实验,探究题