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課時作業(yè)(二十二)　實驗、探究：驗證機械能守恒定律 班級：____________　　姓名：____________ 1.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中有如下可供選擇的器材：鐵架臺、電磁打點計時器、復寫紙、紙帶(帶夾子)、低壓直流電源、天平、秒表、導線、開關(guān)．其中不必要的器材是________，缺少的器材是________． 2．利用如圖所示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案： 第2題圖 A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v＝gt計算出瞬時速度v B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v＝計算出瞬時速度v C．根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h＝計算出高度h D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v 以上方案中只有一種正確，正確的是________．(填入相應的字母) 3．與打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)利用圖所示裝置驗證機械能守恒定律．圖乙中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為30，1和2是固定在斜面上適當位置的兩個光電門，與它們連接的光電計時器都沒有畫出．讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.00102 s、2.0010－2 s．已知滑塊質(zhì)量為2.00 kg，滑塊沿斜面方向的寬度為5.00 cm，光電門1和2之間的距離為0.540 m，g＝9.80 m/s2，取滑塊經(jīng)過光電門時的速度為其平均速度． 　　　　　　　甲　　　　　　　　乙 第3題圖 (1)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，通過光電門2時的速度v2＝______m/s： (2)滑塊通過光電門1、2之間的動能增加量為________J，重力勢能的減少量為________J. 4．在“探究恒力做功與機械能改變的關(guān)系”實驗中(裝置如圖甲): (1) 下列說法哪一項是正確的________．(填選項前字母) A．平衡摩擦力時必須將砝碼通過細線掛在小車上 B．為減小系統(tǒng)誤差，應使鉤碼質(zhì)量遠大于小車質(zhì)量 C．實驗時，應使小車靠近打點計時器由靜止釋放 (2) 圖乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計數(shù)點，已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz.則打B點時小車的瞬時速度大小為________m/s(保留三位有效數(shù)字)． 甲 乙 第4題圖 5．某同學用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，可以提供輸出電壓為6 V的交流電和直流電，交流電的頻率為50 Hz.重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點測量并分析，即可驗證機械能守恒定律． 　　　甲　　　　　　　　　　　　　乙 (1)他進行了下面幾個操作步驟 A．按照圖示的裝置安裝器件 B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上 C．用天平測出重錘的質(zhì)量 D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶； E．測量紙帶上某些點間的距離； F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于其增加的動能． 其中沒有必要進行的步驟是____，操作不當?shù)牟襟E是____．(填選項字母) (2)這位同學進行正確測量后挑選出一條點跡清晰的紙帶進行測量分析，如圖乙所示，其中O點為起始點，A、B、C、D、E、F為六個計數(shù)點．根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)，可得出打B點時重錘的速度為________m/s.(保留3位有效數(shù)字) (3)他根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)算出各點的速度v，量出下落距離h，并以為縱軸、以h為橫軸，作畫出的－h(huán)圖象，應是圖丙中的________． 　　　　　　　　丙　　　　　　　　　　　　　丁 第5題圖 (4)他進一步分析，發(fā)現(xiàn)本實驗存在較大誤差，為此對實驗設計進行了改進，用如圖丁所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律：通過電磁鐵控制的小鐵球從A點自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門B時，通過與之相連的毫秒計時器(圖中未畫出)記錄擋光時間t，用毫米刻度尺測出A、B之間的距離h，用游標卡尺測得小鐵球的直徑d.重力加速度為g.實驗前應調(diào)整光電門位置使小鐵球下落過程中球心通過光電門中的激光束．則小鐵球通過光電門時的瞬時速度v＝________．如果d、t、h、g滿足關(guān)系式__________，就可驗證機械能守恒定律． (5)比較兩個方案，改進后的方案相比原方案的最主要的優(yōu)點是：______________________________________． 6．在用落體法驗證機械能守恒定律的實驗時，現(xiàn)有的器材為： 帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重物、天平．回答下列問題： (1) 為完成此實驗，除以上的器材，還需要的器材有________． A．毫米刻度尺 B．秒表 C．0～12V的直流電源 D．0～12V的交流電源 (2) 在實驗中打點計時器所接交流電頻率為50Hz，當?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/s2，實驗選用的重物質(zhì)量m＝1kg，紙帶上打點計時器打下的連續(xù)計時點A、B、C到打下第一點O的距離如圖所示，則從打下O點至B點的過程中，重物重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動能的增加量ΔEk＝________J．(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字) 第6題圖 (3) 通過計算發(fā)現(xiàn)，ΔEp________ΔEk(選填“小于”“大于”或“等于”)，這是因為____________________________________________． 7．某實驗小組采用如圖甲所示的裝置來探究“功與速度變化的關(guān)系”，實驗中，小車經(jīng)過光電門時，鉤碼尚未到達地面． (1)實驗步驟如下： 第一步：用螺旋測微器測得擋光片的寬度d如圖乙所示，則d＝________mm. 　　　 第7題圖 第二步：把擋光片固定在小車上，把小車放到軌道上，用細線一端與小車連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤， 第三步：保持軌道水平，在砝碼盤里放適量砝碼，讓小車由靜止開始做勻加速運動，釋放后，記錄光電門的擋光時間t，測出光電門距離擋光片前端的距離x， 第四步：小車仍由同一點靜止釋放，僅移動光電門，改變x，多次實驗并記錄數(shù)據(jù)， 第五步：關(guān)閉電源，通過分析小車位移與速度變化的關(guān)系來研究合外力做功與速度變化的關(guān)系． (2)實驗中，該小組同學通過研究小車位移x與擋光時間t的關(guān)系從而得到合外力做功與速度變化的關(guān)系，為了使圖象呈現(xiàn)線性關(guān)系，該組同學應作________圖象．(填序號) A．x－tB．x－C．x－t2 D．x－ 8．如圖為某研究性學習小組設計的“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置．小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住，輕繩另一端固定．將輕繩拉至水平后由靜止釋放，在最低點附近放置一組光電門，如圖．測出小圓柱運動到最低點時通過光電門的時間t，再用游標卡尺測出小圓柱的直徑d，重力加速度為g. 第8題圖 (1) 某同學測出了懸點到圓柱重心的距離為l，若等式gl＝________成立，則可驗證小圓柱下擺過程機械能守恒； (2) 若小圓柱下擺過程中在誤差允許范圍內(nèi)機械能守恒，用天平測出小圓柱的質(zhì)量為m，則小圓柱下擺到最低點時繩子上拉力的理論值為________； (3) 若在懸點O處安裝一個拉力傳感器，且在最低點時拉力傳感器測出繩子上拉力比理論值偏大些，請分析可能的原因．(寫出1條即可)________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.