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在驗證機械能守恒的實驗中，所用電源的頻率為50Hz，某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各計數點位置對應刻度尺上的讀數如圖所示（圖中O是打點計時器打的第一個點，A、B、C、D、E分別是以每打兩個點的時間作為計時單位取的計數點）．查得當地的重力加速度g=9.80m/s2，重錘下落的加速度a=
9.69m/s2
9.69m/s2
，若重錘質量為m kg，則重錘從起始下落至B時，減少的重力勢能為Ep減=
1.91mJ
1.91mJ
，重錘下落到B時，動能為EK=
1.88mJ
1.88mJ
，得到的結論是
在實驗誤差允許的范圍內，重錘重力勢能的減少等于其動能的增加，機械能守恒．
在實驗誤差允許的范圍內，重錘重力勢能的減少等于其動能的增加，機械能守恒．
產生誤差的主要原因是
重錘下落過程中受到阻力的作用（空氣阻力、紙帶與限位孔間的摩擦阻力及打點時的阻力）．
重錘下落過程中受到阻力的作用（空氣阻力、紙帶與限位孔間的摩擦阻力及打點時的阻力）．

分析：該實驗為驗證性實驗，是在知道原理的情況下進行驗證，因此求出物體下落時重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可驗證，但是由于存在誤差，物體下落時克服阻力做功，因此重力勢能的減小量略大于動能的增加量，求物體下落的加速度時可以利用逐差即△x=aT2法進行．
解答：解：每兩個計數點之間的時間間隔為：T=0.04s，根據利用逐差△x=aT2有：
s4-s2=2a1T2
s3-s1=2a1T2
a=
a1+a2
2
=
(s3+s4)-(s1+s2)
4T2
=9.69m/s2
重力勢能的減小量為：△EP=mghOB=1.91m（J）
B點時的速度為：vB=
sAC
2T
=1.94m/s
重錘下落到B點時增加的動能為：△EK=
1
2
m
v
2
B
=1.89mJ
根據計算結果可以得出該實驗的實驗結論：在誤差允許的范圍內，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．
重錘減小的重力勢能略大于其增加的動能，其原因是重錘在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力），必須克服阻力做功，減小的重力勢能等于增加的動能加上克服阻力所做的功．
故答案為：9.69 m/s2；1.91 mJ；1.88mJ；在實驗誤差允許的范圍內，重錘重力勢能的減少等于其動能的增加，機械能守恒；產生誤差的主要原因是重錘下落過程中受到阻力的作用（空氣阻力、紙帶與限位孔間的摩擦阻力及打點時的阻力）．
點評：通過該題理解驗證性實驗的特點，把握實驗原理，提升實驗能力，該題是考查基礎實驗知識的好題．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

I．在驗證機械能守恒定律的實驗中，使質量為m=200g的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示．O為紙帶下落的起始點，A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)點．已知打點計時器每隔T=0.02s打一個點，當地的重力加速度為g=9.8m/s2，那么
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（1）計算B點瞬時速度時，甲同學用
v
2
B
=2gSOB，乙同學用vB=
SAC
2T
．其中所選擇方法正確的是
 
（填“甲”或“乙”）同學．
（2）同學丙想根據紙帶上的測量數據進一步計算重物和紙帶下落過程中所受的阻力，為此他計算出紙帶下落的加速度為
 
m/s2，從而計算出阻力f=
 
N．
（3）若同學丁不慎將上述紙帶從OA之間扯斷，他僅利用A點之后的紙帶能否實現驗證機械能守恒定律的目的？
 
．（填“能”或“不能”）
II．物理興趣小組的同學們從實驗室中找到一只小燈泡，其標稱功率值為0.75W，額定電壓值已模糊不清．他們想測定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測出該燈泡的電阻約為2Ω，然后根據公式計算出該燈泡的額定電壓U=
PR
=
2×0.75
V=1.22V．他們懷疑所得電壓值不準確，于是，再利用下面可供選擇的實驗器材設計一個電路，測量通過燈泡的電流和它兩端的電壓．根據測量數據已繪出燈泡的U-I圖線，如圖所示．
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A．電壓表V（量程3V，內阻約3kΩ）
B．電流表A1（量程150mA，內阻約2Ω） 
C．電流表A2（量程500mA，內阻約0.6Ω）
D．滑動變阻器R1（0～20Ω）
E．滑動變阻器R2（0～100Ω）
F．電源E（電動勢4.0V，內阻不計）
G．開關S和導線若干
H．待測燈泡L（額定功率0.75W，額定電壓未知）
（1）在下面所給定的實線框中畫出他們進行實驗的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇
 
（填“A1”或“A2”）；滑動變阻器選擇
 
（填“R1”或“R2”）．
（2）從圖線上分析該燈泡的額定電壓應為
 
V；這一結果大于開始時的計算結果，原因是
 
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中
①下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖1所示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的“直流”上；
C．先釋放紙帶，再接通電源打出一條紙帶；
D．測量紙帶上某些點間的距離；
E．根據測量的結果，分別計算重錘下落過程中減少的重力勢能和增加的動能．
其中操作不當的步驟是：
 
（填選項對應的字母）．
②正確操作后打出的紙帶如圖2所示，根據打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，測出AC的距離為s1，CE的距離為s2，打點的頻率為f，則打C點時重錘下落的速率vc=
 
．
③實驗中發(fā)現，重錘減小的重力勢能大于重錘動能的增量，其主要原因是在重錘下落的過程中存在阻力作用（設阻力恒定），可以通過該實驗裝置測阻力的大�。粢阎數刂亓铀俣葹間，重錘的質量為m．試用這些物理量和上圖紙帶上的數據符號表示出重錘在下落過程中受到的阻力大小F=
 
．
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（2）某同學為了測定一只電阻的阻值，采用了如下方法：
①用多用電表粗測：多用電表電阻擋有4個倍率：分別為×1k、×100、×10、×1，該同學選擇×100倍率，用正確的操作步驟測量時，發(fā)現指針偏轉角度太大（指針位置如圖3中虛線所示）．
為了較準確地進行測量，請你補充完整下列依次應該進行的主要操作步驟：
a．
 
．
b．兩表筆短接，調節(jié)歐姆調零旋鈕，使指針指在0Ω處．
c．重新測量并讀數，若這時刻度盤上的指針位置如圖中實線所示，測量結果是
 
．
②該同學用伏安法繼續(xù)測定這只電阻的阻值，除被測電阻外，還有如下實驗儀器
A．直流電源（電壓3V，內阻不計）
B．電壓表V1（量程0-5V，內阻約為5kΩ）
C．電壓表V2（量程0-15V，內阻約這25kΩ）
D．電流表A1（量程0-25mA，內阻約為1Ω）
E．電流表A2（量程0-250mA，內阻約為0.1Ω）
F．滑動變阻器一只，阻值0-20Ω
G．電鍵一只，導線若干在上述儀器中，電壓表應選擇
 
（填“V1”或“V2”），電流表應選擇
 
（填“A1”或“A2”）．請在圖4所示的方框內畫出電路原理圖．
③根據所設計的實驗原理圖，將圖5中實物連接成測量電路．

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科目：高中物理 來源： 題型：

在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，查得當地重力加速度g＝9.80 m/s2，測得所用的重物的質量為1.00 kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶(如圖實－4－9所示)，把第一個點記作O，另選連續(xù)的四個點A、B、C、D作為測量的點．經測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根據以上數據，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于________J，動能的增加量等于________J(取三位有效數字)．

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

如實圖6-2所示，兩個質量分別為m1和m2的物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端(m1>m2)，1、2是兩個光電門．用此裝置驗證機械能守恒定律．

 (1)實驗中除了記錄物塊B通過兩光電門時的速度v1、v2外，還需要測量的物理量是________．

(2)用已知量和測量量寫出驗證機械能守恒的表達式_____________．

實圖6-2

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科目：高中物理 來源：2011-2012學年山東省高一下學期第一次月考物理試題（解析版） 題型：實驗題

在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，查得當地重力加速度g＝9.80 m/s2，測得所用的重物的質量為1.00 kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶(如圖實－4－9所示)，把第一個點記作O，另選連續(xù)的四個點A、B、C、D作為測量的點．經測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根據以上數據，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于________ J，動能的增加量等于________J(取三位有效數字)．

 

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