备考2019年高考物理一轮专题： 第24讲 实验：验证机械能守恒定律

用如图1所示实验装置验证m₁、m₂组成的系统机械能守恒．m₂从高处由静止开始下落，m₁上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图3给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图3所示．已知m₁=50g、m₂=150g，则：（g取10m/s² ， 结果保留两位有效数字）

①在纸带上打下计数点5时的速度v=m/s；

②在打点0～5过程中系统动能的增加量△E_k=J，系统势能的减少量△E_p=J；

③若某同学作出的 v²h图象如图2所示，则当地的实际重力加速度g=m/s² ．

在验证机械能守恒的实验中，打点计时器连接的为4﹣6V低压电源（填“交流”或“直流”），频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示（图中O是打点计时器打的第一个点，A、B、C、D、E分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点）．则A、B、C、D、E、F相邻两点间的时间间隔为 s，查得当地的重力加速度g=9.80m/s² ． 我们可以根据纸带求出重锤下落的加速度为 m/s²；若重锤质量为m，则重锤从起始下落至B时，减少的重力势能为 J，重锤下落到B时，动能为 J，得出的结论是．产生误差的主要原因是．

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图1所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=9.80m/s² ． 那么：

①纸带的端（选填“左”或“右”）与重物相连；

②根据图上所得的数据，应取图中O点和点来验证机械能守恒定律；

③从O点到所取点，重物重力势能减少量E_P=J，该所取点的速度大小为m/s；（结果取3位有效数字）

④如图2，一位同学按如下方法判断机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度为v，描绘v²﹣h图象，若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，该同学的判断依据（填“正确”或“不正确）

如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）验证机械能守恒定律的实验装置，完成以下填空.

实验步骤如下：

①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平.

②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s.

③将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.

④读出滑块分别通过光电门1和光电门2的挡光时间Δt₁和Δt₂.

⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.

⑥滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为E_k1＝和E_k2＝.

⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔE_p＝.（重力加速度为g）

⑧如果满足关系式，则可认为验证了机械能守恒定律.

在“验证机械能守恒定律”的实验中

某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率 ，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。

在“验证机械能守恒定律”的实验中，一实验小组让小球自倾角为30°的斜面上滑下，用频闪相机记录了小球沿斜面下滑的过程，如图所示，测得B、C、D、E到A的距离分别为 ，已知相机的频闪频率为f，重力加速度为 。

某同学利用图甲所示装置来验证机械能守恒定律。在某次实验中，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点，用刻度尺测量的数据如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为0.02s，O为打点计时器在纸带上打下的第一个点。取g=9.80m/s。

回答下列问题：

在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m（已知量）的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点（下图纸带上的所有点均为计时点，相邻计时点时间间隔为0.02s），那么：

在利用自由落体验证机械能守恒定律的实验中，