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高中物理:验证机械能守恒定律的两种思路!

2022-12-07 18:4764710

 

为大家分享【高中物理】验证机械能守恒定律的两种思路给大家平时考试及高考时做题提供思路,希望对大家有所帮助。

一、利用

验证机械能守恒定律

例1.

在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源频率为

50Hz,查得当地的重力加速度

,测得所用的重物的质量为1.00kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带,如图所示,把第一个点记作0,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点。经测量知道A、B、C、D各点到0点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、88.73cm。根据以上数据,可知重物由0点运动到C点,重力势能的减少量等于__________J。动能的增加量等于__________J。(取3位有效数字)



解析:实验的目的是要验证在自由落体运动中,关系式

确实成立。由题给数据,可求出重物由0点到C点时减少的重力势能



。重物在C点的速度



,则动能的增加量



,可见在实验误差允许的范围内,满足关系式

二、利用



验证机械能守恒定律。

值得指出的是,利用

验证机械能守恒定律时,要求第1、2两点间的距离接近2mm。这是因为



。当不满足这一条件时,可利用另一种思路进行,即



例2.

利用自由落体运动做验证机械能守恒定律的实验,按正确的实验操作得到几条打上点迹的纸带。通常要求从其中挑选头两点(即

0、1两点)间距离接近2mm的纸带进行测量。但一位同学未按此要求,却选取了一条点迹清晰、但头两点(0与1点)间的距离明显小于2mm的纸带进行标点(标出0、1、2、3…各实验点迹)测量(测出各点与0点的高度差



),如图所示。并且这位同学正确计算出了3和5点之间的重力势能的增量和物体动能的增量。则其表达式分别为_____________和_____________。验证的实验原理是_____________。



解析:





在实验误差允许的范围内,若关系式



成立,则机械能守恒得以验证。

三、练习

1. 用如图装置验证机械能守恒定律。轻绳两端系着质量相等的物块A、B,物块上放置一金属片C。铁架台上固定一金属圆环,圆环处于物块B正下方。系统静止时,金属片C与圆环间高度差为h。由此释放,系统开始运动,当物块B穿过圆环时金属片C被搁置在圆环上。两电光门固定在铁架台



处,通过数字计时器可测出物块B通过



这段距离的时间。

(1)若测得



之间的距离为d,物块B通过这段距离的时间为t,则物块B刚好穿过圆环后的速度v=________.

(2)若物块A、B的质量均为M表示,金属C的质量用m表示表示,该实验中验证了下面哪个等式成立,即可验证机械能守恒定律,正确选项为_______.

(3)本实验中的测量仪器除了刻度尺、光电门、数字计时器外,还需要___________.

(4)改变物块B的初始位置,使物块B由不同高度落下管过圆环,记录各次高度差h以及物块B通过



,这段距离的时间为t,以h为纵轴,以_________(



)为横轴,通过描述点作出的图线是一条过原点的直线。该直线的斜率k=__________(用m、M、d表示)。



    

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