某探究小组利用图示装置探究机械能守恒。将拉力传感器固定在天花板上，不可伸长的轻质细线一端连在拉力传感器上的O点，另一端系住可视为质点的钢球。钢球静止于最低点位置时拉力传感器示数为；现将钢球分别拉至不同高度由静止释放，小球释放前后细线一直处于伸直状态，如图甲所示。记下每次释放瞬间拉力传感器示数和每次释放后钢球第1次摆到最低点时拉力传感器示数。并作出图像如图乙所示，若小球第1次下摆过程中机械能守恒，则：

1. 某探究小组利用图示装置探究机械能守恒。将拉力传感器固定在天花板上，不可伸长的轻质细线一端连在拉力传感器上的O点，另一端系住可视为质点的钢球。钢球静止于最低点位置时拉力传感器示数为 $\text{[math]}$ ；现将钢球分别拉至不同高度由静止释放，小球释放前后细线一直处于伸直状态，如图甲所示。记下每次释放瞬间拉力传感器示数 $\text{[math]}$ 和每次释放后钢球第1次摆到最低点时拉力传感器示数 $\text{[math]}$ 。并作出 $\text{[math]}$ 图像如图乙所示，若小球第1次下摆过程中机械能守恒，则：

(1) 传感器示数 $\text{[math]}$ N；（计算结果保留一位小数）

(2) 若某次该钢球由静止释放时细线与竖直方向的夹角为θ、在最低点时传感器示数 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 。（计算结果保留两位有效数字）

【考点】

验证机械能守恒定律; 机械能守恒定律;

【答案】

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实验探究题困难

1. 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带，如图1所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s² ，那么：

（1）根据图1中所给的数据，应取图中O点到点来验证机械能守恒定律。

（2）从O点到（1）问中所取的点，对应的重物重力势能的减少量ΔE_p=J，动能增加量ΔE_k=J。（结果保留三位有效数字）

（3）若测出纸带上所有点到O点的距离，根据纸带算出各点的速度v及重物下落的高度h，则以 $\text{[math]}$ 为纵轴、以h为横轴画出的图像是图2中的。

实验探究题普通

2. 在进行“验证机械能守恒定律”的实验中，甲、乙两实验小组分别采用了如图（1）和（2）所示的装置进行实验。

(1) 甲组同学采用了图（1）所示的方案，除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、交流电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是________。（填正确答案前的字母标号） A. 秒表 B. 刻度尺 C. 天平（含砝码）

(2) 甲组同学释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是（填“甲”、“ 乙”、“ 丙”或“丁”）；

(3) 比较两种实验方案，你认为组（选填“甲”或“乙”）同学采用的实验方案误差更小；

(4) 乙组同学采用图（2）所示的方案完成实验，选出一条纸带如下图所示，其中O点为起始点，A、B、C三个连续计时点到O点的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，打点计时器打点周期为T，重物质量 $\text{[math]}$ 大于 $\text{[math]}$ ，重力加速度为g。打下B点时重物速度大小表达式为，若通过纸带验证OB过程系统机械能守恒，其表达式为。

实验探究题普通

3. 在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图（a）所示的装置，让金属小球从静止开始下落，实验过程如下：

（1）让小球从某一固定高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后立即停止。

（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b）所示，小球直径d=mm。

（3）测量时，应（选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次通过光电门的遮光时间 $\text{[math]}$ 。

（4）若适当调低光电门位置（不会接触橡胶材料），将会（选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差。

实验探究题普通