某同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一条痕迹（时间间隔为T）。如图（b），在钢柱上从痕迹O开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E，测得它们到痕迹O的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g。（1）若电动机的转速为3000r/min，则T = s。（2）实验操作时，应该。（填正确答案标号）A．先打开电源使电动机转动，后烧断细线使钢柱自由下落B．先烧断细线使钢柱自由下落，后打开电源使电动机转动（3）画出痕迹D时，钢柱下落的速度。（用题中所给物理量的字母表示）（4）设各条痕迹到O的距离为h，对应钢柱的下落速度为v，画出图像，发现图线接近一条倾斜的直线，若该直线的斜率近似等于，则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。

1. 某同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一条痕迹（时间间隔为T）。如图（b），在钢柱上从痕迹O开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E，测得它们到痕迹O的距离分别为h_A、h_B、h_C、h_D、h_E。已知当地重力加速度为g。

（1）若电动机的转速为3000r/min，则T = s。

（2）实验操作时，应该。（填正确答案标号）

A．先打开电源使电动机转动，后烧断细线使钢柱自由下落

B．先烧断细线使钢柱自由下落，后打开电源使电动机转动

（3）画出痕迹D时，钢柱下落的速度 $\text{[math]}$ 。（用题中所给物理量的字母表示）

（4）设各条痕迹到O的距离为h，对应钢柱的下落速度为v，画出 $\text{[math]}$ 图像，发现图线接近一条倾斜的直线，若该直线的斜率近似等于，则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。

【考点】

验证机械能守恒定律; 实验基础知识与实验误差;

【答案】

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实验探究题普通

1. 如图甲所示是某同学验证机械能守恒定律的实验装置，提供的器材如下：铁架台、电磁打点计时器、学生电源、导线若干、纸带、重锤、夹子．已知重锤的质量为 $\text{[math]}$ ，当地的重力加速度 $\text{[math]}$ 。

（1）该同学还应补充的实验器材是。

（2）该同学通过正确的实验操作得到的一条纸带如图乙所示， $\text{[math]}$ 点对应重锤自由下落的初始位置，该同学从合适位置开始选取了三个连续的计数点 $\text{[math]}$ 间的距离已在图中标出．该同学选择 $\text{[math]}$ 段来验证重锤的机械能是否守恒，则他还只需（填选项前的字母）。

A．测量 $\text{[math]}$ 段的长度 B．测量 $\text{[math]}$ 段的长度 C．测量 $\text{[math]}$ 段的长度 D．测量 $\text{[math]}$ 段的长度

（3）根据图乙中的纸带，可求得重锤在 $\text{[math]}$ 段重力势能减少了J。（结果保留三位有效数字）

（4）在某次实验中，该同学测得重锤下落的加速度为 $\text{[math]}$ ，则重锤和纸带（纸带的质量不计）下落过程中所受的平均阻力 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

实验探究题容易

2. 某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。实验时电磁打点计时器应接（选填“直流”或“交流”）电源。某次实验中，得到如图所示的一条点迹清晰的纸带。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h_A、h_B、h_C。已知重物的质量为m，重力加速度为g。在打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量 $\text{[math]}$ 。

实验探究题容易

3. 某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。

（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中是否相等（选填选项前的字母）。

A.任意两点间速度变化量与高度变化量

B.任意两点间速度变化量与势能变化量

C.任意两点间的动能增加量与势能减少量

（2）某同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是（选填选项前的字母）。

A.将打点计时器接到直流电源上

B.将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔

C.先释放纸带，再接通电源

（3）实验中得到如图所示的一条纸带。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（重物开始下落时打点计时器在纸带上打下的第一个点）的距离分别为h_A、h_B、h_C。设重物的质量为m，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O点到打B点的过程中，若验证机械能守恒定律成立，需要满足的表达式为。

实验探究题容易