（1）在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，已知重錘的質(zhì)量為m，使用的交流電的頻率為f．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點進(jìn)行測量并通過計算，就可以驗證機械能守恒定律．
①如圖所示，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s0，點A、C間的距離為sl，點C、E間的距離為s2，用以上給出的已知量寫出C點速度的表達(dá)式為vc
=
s1+s2
4
f
=
s1+s2
4
f
，打點計時器在打O點到C點的這段時間內(nèi)，重錘的重力勢能的減少量為
mg（s0+s1）
mg（s0+s1）
，動能的增加量為
mf2(s1+s2)2
32
mf2(s1+s2)2
32
．
②某同學(xué)上交的實驗報告顯示，重錘增加的動能略大于重錘減小的重力勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是
D
D
．（填字母）
A．重錘的質(zhì)量測量錯誤
B．該同學(xué)實驗操作時先釋放紙帶，后接通電源
C．重錘下落時受到的阻力過大
D．所用交流電源的實際頻率f大于50赫茲．
分析：①在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，據(jù)此可以求出C點的速度大小，根據(jù)重力做功和重力勢能之間的關(guān)系可以求出重力勢能的減小量，根據(jù)起末點的速度可以求出動能的增加量．
②該實驗的誤差主要來源于紙帶和打點計時器的摩擦以及空氣阻力的存在．
解答：解：①在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，故C點的速度為：
vc=
s1+s2
4T
=
s1+s2
4
f
重力勢能的減小量等于重力做功大小，故有：
△Ep=mg（s0+s1）
動能增量為：△EK=
1
2
m
v
2
c
=
mf2(s1+s2)2
32
  
故答案為：
s1+s2
4
f，mg（s0+s1），
mf2(s1+s2)2
32
．
 ②A、由mgh=
1
2
mv2可知，重錘的質(zhì)量與實驗的數(shù)據(jù)無關(guān)，所以重錘的質(zhì)量測量錯誤 不會影響實驗的數(shù)據(jù)，所以A錯誤；
B、先釋放紙帶，后接通電源，影響打點的多少，不會導(dǎo)致動能增量大于勢能減小量，故B錯誤；
C、重錘下落時受到的阻力過大，會使物體的速度減小，不會使物體的動能變大，所以C錯誤；
D、交流電源的頻率不等于50HZ．此時點之間的時間間隔不是0.02s，所以此時的測量的速度可能會大于真實的數(shù)值，導(dǎo)致重錘增加的動能略大于重錘減少的重力勢能，所以D正確．
故選D．
點評：本題考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理方法，以及有關(guān)誤差分析，尤其是誤差分析是難點，要學(xué)會根據(jù)可能產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（1）在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，有下列A至F六個步驟：
A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上
B．接通電源，再松開紙帶，讓重錘自由下落
C．取下紙帶，更換紙帶（或?qū)⒓垘Х瓊�面），重新做實驗0
D．將重錘固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器，用手提著紙帶的另一端
E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出重錘下落的高度h1、h2、h3、…h(huán)n，算出對應(yīng)的即時速度vn
F．分別算出
1
2
mvn2和mghn，比較在實驗誤差范圍內(nèi)是否相等．
①以上實驗步驟按合理的操作步驟排列應(yīng)該是
ADBCEF
ADBCEF

②某同學(xué)在進(jìn)行實驗時，獲得了數(shù)條紙帶，則正確的是
A．挑選第一、二兩點間的距離接近2cm的紙帶進(jìn)行測量
B．在紙帶上選取點跡清楚的、方便測量的某點作計數(shù)點的始點．
C．用刻度尺量出各計數(shù)點到第一點跡之間的距離，得出重錘下落相應(yīng)高度h1、h2…h(huán)n．
D．用公式V=
h(n+1)-h(n-1)
2t
，計算出各計數(shù)點對應(yīng)的重錘的瞬時速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（1）在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，實驗小組A不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分損壞了，剩下的一部分紙帶上各點間的距離如圖所示的數(shù)值，已知打點計時器的周期為T=0.02s，重力加速度g=9.8m/s2；重錘的質(zhì)量為m，已知S1=0.98cm，S2=1.42cm，S3=1.78cm，則記錄B點時重錘的動能EKB=
0.180m
0.180m
J，記錄C點時重錘的動能EKC=0.32m J；重錘從B點到C點重力勢能變化量是
0.142m
0.142m
J，動能變化量是
0.140m
0.140m
J．從而可以得出結(jié)論：
在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒
在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒
．（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（2）在驗證機械能守恒定律的實驗中
①自由落下的重錘質(zhì)量要大一些，這是為了減少
阻力
阻力
對實驗的影響．
②實驗中
不要
不要
 測定重錘的質(zhì)量（ 填“要”或“不要”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2009?豐臺區(qū)一模）（1）在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，已知重錘的質(zhì)量為m，使用的交流電的頻率為f．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點進(jìn)行測量并通過計算，就可以驗證機械能守恒定律．
①如圖1所示，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s0，點A、C間的距離為s1，點C、E間的距離為s2，用以上給出的已知量寫出C點速度的表達(dá)式為υc=
(s1+s2)f
4
(s1+s2)f
4
，打點計時器在打O點到C點的這段時間內(nèi)，重錘的重力勢能的減少量為
mg（s0+s1）
mg（s0+s1）
，動能的增加量為
m(s1+s2)2f2
32
m(s1+s2)2f2
32
．
②某同學(xué)上交的實驗報告顯示，重錘增加的動能略大于重錘減小的重力勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是
BC
BC
．（填字母）
A．重錘的質(zhì)量測量錯誤
B．該同學(xué)自編了實驗數(shù)據(jù)
C．該同學(xué)實驗操作時先釋放紙帶，后接通電源
D．重錘下落時受到的阻力過大

（2）有一根很細(xì)的均勻空心金屬管，管長約50cm、電阻約為10Ω，現(xiàn)需測定它的內(nèi)徑d，但因其內(nèi)徑較小，無法用游標(biāo)卡尺直接測量．已知這種金屬的電阻率為ρ．實驗室中可以提供下列器材：
A．厘米刻度尺；   B．毫米刻度尺；
C．螺旋測微器；   D．電流表（量程300mA，內(nèi)阻約lΩ）；
E．電流表（量程3A，內(nèi)阻約0．lΩ）”；   F．電壓表（量程3V，內(nèi)阻約6kΩ）；
G．滑動變阻器（最大阻值1kΩ，額定電流0.5A）；
H．滑動變阻器（最大阻值5Ω，額定電流2A）；
L．蓄電池（電動勢6V，內(nèi)阻0.05Ω）；J．開關(guān)一個及帶夾子的導(dǎo)線若干．
請設(shè)計一個實驗方案，要求實驗誤差小，便于調(diào)節(jié)．回答下列問題：
①實驗中應(yīng)測物理量的名稱及符號是
金屬管的長度L、外徑D、加在管兩端的電壓U、通過管的電流強度I．
金屬管的長度L、外徑D、加在管兩端的電壓U、通過管的電流強度I．
；
②應(yīng)選用的實驗器材有
B、C、D、F、H、I、J
B、C、D、F、H、I、J
；（填字母）
③在圖2所示的方框中畫出實驗電路圖；
④按照你設(shè)計的電路圖將圖2中所示儀器連成實驗電路；
⑤用測得的物理量和已知量寫出計算金屬管內(nèi)徑d的表達(dá)式為d=
d=
D2-
4ρLI
πU
d=
D2-
4ρLI
πU
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（1）在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，打點計時器所用電源為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80m/s2，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg，甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點間的距離分別為0.18cm、0.19cm、0.25cm，從紙帶中可看出
丙
丙
學(xué)生在操作上肯定有錯誤，可能的原因是
先放手后插電源
先放手后插電源
．
（2）在一次實驗中，質(zhì)量m=1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖所示（相鄰計數(shù)點時間間隔為0.02s），單位cm，那么紙帶的
左
左
端與重物相連； 打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度vB=
0.975m/s
0.975m/s
； 從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量△EP=
0.49J
0.49J
； 此過程中物體動能的增加量△EK=
0.48J
0.48J
（g=9.80m/s2）； 通過計算，數(shù)值上△EP
＞
＞
△EK（填“＞”、“=”、或“＜”），這是因為
運動過程存在阻力
運動過程存在阻力
；實驗的結(jié)論是
在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒
在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒
．

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同步練習(xí)冊答案