现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间 t。用d表示A点到导轨底端 C点的距离,h表示 A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,x表示A、B两点间的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g 表示重力加速度。完成下列填空和作图:
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为______,动能的增加量可表示为________。若在运动过程中机械能守恒,与x的关系式为
=_____________。
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A 点)下滑,测量相应的x与t值。
以x为横坐标,为纵坐标,现将测得结果在图位置的坐标纸中描出如图所示;根据所描点作出直线,并求得该直线的斜率k=________×104m-1·s-2(保留三位有效数字)。
(3)由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率k0,若满足 条件,则可认为此实验验证了机械能守恒定律。
用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中:(g取9.8 m/s2)
(1)运用公式mv2=mgh时对实验条件的要求是________________.为此目的,所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近__________.
(2)若实验中所用重物质量m=1 kg,打点纸带如图所示,打点时间间隔为0.02 s,则记录B点时,重物速度vB=________,重物动能Ek=________;从开始下落起至B点,重物的重力势能减小量是__________,由此可得出的结论是____________________________________.
(3)根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图象应是图中的 ( )
关于验证机械能守恒定律实验,下面列出一些实验步骤:
A.用天平称出重物和夹子质量 |
B.将重物系在夹子上 |
C.将纸带穿过打点计时器的限位孔,上端用手提着,下端夹上系住重物的夹子,再把纸带向上拉,让夹子靠近打点计时器,处于静止状态 |
D.把打点计时器接在学生电源的交流输出端,把输出电压调到6 V(电源不接通) |
E.把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上,使两个限位孔在同一竖直面内
F.在纸带上选取两个点,进行测量并记录数据
G.用秒表测出重物下落的时间
H.接通电源,待计时器打点稳定后释放纸带
I.切断电源
J.更换纸带,重新进行两次实验
K.在三条纸带中选出较好的一条
L.进行计算,得出结论,完成实验报告
M.拆下导线,整理器材
对于本实验以上步骤中,不必要的有__________________;正确步骤的合理顺序是______________________(填写代表字母).
.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的频率为50 Hz,查得当地重力加速度g=9.80 m/s2,测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实-4-9所示),把第一个点记作O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点.经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据,可知重物由O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(取三位有效数字).
下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中,正确的是 ( )
A.重物质量的称量不准会造成较大误差 |
B.重物质量选用得大些,有利于减小误差 |
C.重物质量选用得较小些,有利于减小误差 |
D.纸带下落和打点不同步会造成较大误差 |
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除有一标有“6 V,1.5 W”的小灯泡、导线和开关外,还有:
A.直流电源6 V(内阻不计) B.直流电流表0~3 A(内阻0.1 Ω以下)
C.直流电流表0~300 mA(内阻约为5 Ω)
D.直流电压表0~10 V(内阻约为15 kΩ) E.滑动变阻器10 Ω,2 A F.滑动变阻器1 kΩ,0.5 A
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量.实验中电流表应选用___ _____,滑动变阻器应选用____ ____(均用序号表示).
在方框内画出实验电路图.
试将如图所示器材连成实验电路.