某同学设计出如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间、，已知当地的重力加速度为g。（1）该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图2所示，则其直径d=mm。（2）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量（填选项序号）。A．小球的质量mB．光电门1和光电门2之间的距离hC．小球从光电门1到光电门2下落的时间t（3）小球通过光电门1时的瞬时速度（用题中所给的物理量符号表示）。（4）保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出随h变化的图像如图3所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。（5）考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为f，根据实际数据绘出的随h变化的图像的斜率为，则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力的比值（用k、表示）。

1. 某同学设计出如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，已知当地的重力加速度为g。

（1）该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图2所示，则其直径d=mm。

（2）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量（填选项序号）。

A．小球的质量m

B．光电门1和光电门2之间的距离h

C．小球从光电门1到光电门2下落的时间t

（3）小球通过光电门1时的瞬时速度 $\text{[math]}$ （用题中所给的物理量符号表示）。

（4）保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出 $\text{[math]}$ 随h变化的图像如图3所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率 $\text{[math]}$ ，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。

（5）考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为f，根据实际数据绘出的 $\text{[math]}$ 随h变化的图像的斜率为 $\text{[math]}$ ，则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力 $\text{[math]}$ 的比值 $\text{[math]}$ （用k、 $\text{[math]}$ 表示）。

【考点】

验证机械能守恒定律;

【答案】

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实验探究题困难

1. 利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。

将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，已知当地的重力加速度g。

（1）关于本实验，下列说法中正确的是。

A．必须用秒表测出重物下落的时间

B．打点计时器应连接直流电源

C．一定要测量重物的质量

D．应选择质量较大、体积较小的重物

（2）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度 $\text{[math]}$ ，重物的质量为m=1. 00kg。某同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为连续的六个点，根据纸带上的测量数据，可得出打B点时重物的速度为m/s，从O点下落到B的过程重物重力势能的减少量为J。（结果均取3位有效数字）

（3）实验中发现重物增加的动能总是稍小于重物减小的重力势能，可能的原因是。

实验探究题普通

2. 在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示

（1）为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是.

A．选用质量大的重锤

B．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上

C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直

D．重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直

（2）小明用实验测得数据画出的v²－h图象如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是.

（3）另有四位同学在图乙的基础上，画出没有阻力时的v²－h图线，并与其比较，其中正确的是.

实验探究题普通

3. 某同学使用如图装置来“验证机械能守恒定律”，其操作过程如下：

A．把气垫导轨固定在有一定倾角的斜面上，调整气垫导轨，使之与斜面平行，用量角器测量出斜面的倾角为α；

B．在气垫导轨上的恰当位置固定两个光电门“1”和“2”，用刻度尺测量出两个光电门之间的距离为x；

C．在滑块上垂直装上遮光条，使用游标卡尺测量出遮光条的宽度为d；

D．使用天平测量出滑块和遮光条的总质量为m；

E．在气垫导轨上，由静止释放滑块，滑块先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门“1”和“2”的时间分别为t₁、t₂ ，重力加速度为g，则：

（1）如图所示，是用游标卡尺测量遮光条的宽度示意图，其宽度为d=cm；

（2）当滑块和遮光条通过光电门“2”时，其动能为（用测量的物理量字母表示）；

（3）在滑块和遮光条从光电门“1”运动到光电门“2”的过程中，满足关系式时，滑块和遮光条的机械能守恒。

实验探究题普通