20.利用重錘下落驗證機(jī)械能守恒定律.
①為進(jìn)行“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗,用到如下器材:鐵架臺(也可利用桌邊),重錘,電磁打點(diǎn)計時器以及復(fù)寫紙、紙帶,低壓交流電源,天平,導(dǎo)線,電鍵.缺少的器材是刻度尺(或毫米刻度尺).
②在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中,已知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50Hz,查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2,測出所用重物的質(zhì)量m=1.00kg,實驗中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,把第一個點(diǎn)記作O,另選連續(xù)的4個點(diǎn)A、B、C、D作為測量點(diǎn),經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm、70.18cm、A77.76cm、85.73cm,根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn),重力勢能的減少量為7.62 J(結(jié)果取3位有效數(shù)字),動能的增加量為7.56 J(結(jié)果取3位有效數(shù)字)
③實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是阻力對重錘和紙帶的影響.
為了減小誤差,懸掛在紙帶下的重物的質(zhì)量應(yīng)選擇較大(填“大”或“小”)的.
④如果以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖線是一條直線,該線的斜率等于重力加速度g.

分析 (1)通過實驗的原理,確定所需測量的物理量,從而確定所需的器材;
(2)紙帶實驗中,若紙帶勻變速直線運(yùn)動,測得紙帶上的點(diǎn)間距,利用勻變速直線運(yùn)動的推論,可計算出打出某點(diǎn)時紙帶運(yùn)動的瞬時速度.從而求出動能.根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值.
(3)系統(tǒng)誤差的原因主要紙帶存在阻力,只有減小阻力,才能減小誤差;
(4)運(yùn)用物理規(guī)律和數(shù)學(xué)表達(dá)式結(jié)合起來解決問題.

解答 解:(1)通過打點(diǎn)計時器計算時間,故不需要秒表,打點(diǎn)計時器應(yīng)該與交流電源連接,需要刻度尺測量紙帶上兩點(diǎn)間的距離;
(2)重力勢能減小量△Ep=mgh=1.0×9.80×0.776J=7.62J.
利用勻變速直線運(yùn)動的推論得:
vC=$\frac{{x}_{BD}}{{t}_{BD}}$=$\frac{0.8573-0.7018}{2×0.02}$=3.889m/s
EkC=$\frac{1}{2}$mvC2=7.56J
(3)產(chǎn)生誤差的主要原因是紙帶通過打點(diǎn)計時器時的摩擦阻力,使得重錘獲得的動能小于它所減少的重力勢能.為減小誤差,重錘的質(zhì)量應(yīng)選大一些的;
(4)根據(jù)機(jī)械能守恒可知mgh=$\frac{1}{2}$mv2,得出$\frac{{v}^{2}}{2}$=gh,因此$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖線的斜率為:g.
故答案為:(1)刻度尺(或毫米刻度尺);
(2)7.62;7.56或者7.57;
(3)阻力對重錘和紙帶的影響(或空氣對重錘的阻力和打點(diǎn)計時器對紙帶的阻力);大.
(4)重力加速度g.

點(diǎn)評 清楚實驗的目的,然后根據(jù)目的列出要研究的表達(dá)式;利用圖象問題結(jié)合數(shù)學(xué)知識處理物理數(shù)據(jù)是實驗研究常用的方法.

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

10.某學(xué)習(xí)小組欲探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置,圖中小車的質(zhì)量用M表示,鉤碼的質(zhì)量用m表示,要順利完成該實驗,則:
(1)還需要的測量工具有天平、刻度尺.
(2)為使小車所受合外力等于細(xì)線的拉力,應(yīng)采取的措施是平衡摩擦力;要使細(xì)線的拉力約等于鉤碼的總重力,應(yīng)滿足的條件是M>>m.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.關(guān)于重力勢能,以下說法中正確的是( 。
A.物體處于某個位置,其重力勢能的大小是唯一確定的
B.研究物體重力勢能的變化,需選定一個零勢能參考面
C.物體做勻速直線運(yùn)動時,重力勢能一定不變
D.只要重力做功,重力勢能一定變化

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

8.已知空氣的擊穿電場強(qiáng)度為2×106 V/m,測得某一次閃電,設(shè)閃電的火花路徑為直線,其火花長為1000m,則發(fā)生這次閃電時,放電路徑兩端的電勢差U=2×109V.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

15.在“驗證牛頓運(yùn)動定律”的實驗中,采用如圖1所示的實驗裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點(diǎn)算出.

(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足M>>m時,才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力.
(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時,保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定,改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地得出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該做a與$\frac{1}{M}$的圖象.
(3)如圖2是某同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線,試分析:
①圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠
②圖象上部彎曲的原因是小車及車上的砝碼的總質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于盤及盤中砝碼的質(zhì)量
(4)如圖3為實驗中用打點(diǎn)計時器打出的一條較理  想的紙帶,紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的計數(shù)點(diǎn),相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔是0.1s,距離如圖,單位是cm,則小車的加速度是1.6m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

5.下列說法正確的是( 。
A.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子
B.盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)
C.采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期
D.增加入射光的強(qiáng)度,不能增加光電子的動能

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

12.電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,外電阻為R,則路端電壓U隨R變化的函數(shù)式是U=$\frac{ER}{R+r}$.當(dāng)R=∞時,即外電路開路,此時U=E.當(dāng)R=0時,即外電路短路時,I=$\frac{E}{r}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.下列說法中正確的是(  )
A.當(dāng)研究運(yùn)動中的自行車車輪的轉(zhuǎn)動快慢時可將其視為質(zhì)點(diǎn)
B.早上8:30開始上課,這里的8:30指的是時刻
C.牛頓通過斜面實驗最早闡明了力不是維持物體運(yùn)動的原因
D.伽利略發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動定律

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.如圖所示,光滑水平地面上的物塊重為G,物塊在斜向上、與水平方向成θ角的拉力F的作用下,向右做勻加速直線運(yùn)動.若撤去拉力F,改用一個大小為F′的水平拉力,也可以使物塊產(chǎn)生同樣的加速度,則F′的大小為( 。
A.FsinθB.FcosθC.Fsinθ-mgD.Fsinθ+Fcosθ

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同步練習(xí)冊答案