6.实验：探究功与速度变化的关系 知识点题库

（1） 为了验证重物从O点到打B点过程中的机械能是否守恒，需要计算重物势能的减少量△E_p=，动能的增加量△E_k=（用题中所给字母表示）．

（2） 实验结果显示，重物重力势能的减少量总略大于动能的增加量，其主要原因是      

（1） 滑块经过位置D时的速度 =。

（2） 选取A为位移起点，根据实验数据作出 图线，若图线斜率k=，则小球下滑过程机械能守恒。

（3） 若改变斜面倾角进行实验，请写出斜面倾角大小对实验误差的影响。。

（1） 实验中，应先通电还是先释放带?。

（2） 如图2所示，a、b、c以及d、e、f分别是连续相邻的三个打点，C、d间还有些点图中未画出，用刻度尺分别测得a、c间距为x₁ ， d、f间距为x₂ ， b、 e间距为x₃。

已知打点计时器的打点周期为T ， 当地重力加速度为g ， 若重锤质量为m ， 从b到e过程，重锤重力势能的减少量为 ，动能的增加量 。

（1） 为了验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，还需要测量的物理量是________.
A．A点距地面的高度H
B．A、B之间的距离h
C．小铁球从A到B的下落时间t_AB
D．小铁球的直径d

（2） 小铁球通过光电门时的瞬时速度v＝；要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，只需验证等式是否成立即可(用实验中测得物理量的符号表示).

（1） 在物块A下落的时间t内，物块A、B组成的系统减少的重力势能   ，增加的动能   改变 、 和h，多次重复上述实验，若在实验误差范围内   均成立，则可初步验证机械能守恒定律．

（2） 为提高实验结果的准确程度，可以尽量减小定滑轮的质量，将定滑轮的转动轴涂抹润滑油，选取受力后相对伸长尽量小的轻质软绳 请写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议： ．

（1） 某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径为cm.图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.55 ms、5.15 ms，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为v_A、v_B ， 其中v_A＝m/s.

（2） 用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较(用题目中涉及的物理量符号表示)是否相等，就可以验证机械能是否守恒．

（3） 通过多次实验发现，小球通过光电门A的时间越短，(2)中要验证的两数值差越大，试分析实验中产生误差的主要原因是．

（1） 下列物理量中必须且直接测量的是________（填写代号）

（2） 设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g．图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的x₁、x₂、x₃、x₄写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式，动能增量的表达式．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是（选填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减少量．

（3） 若O点为打点计时器打下的第一点，取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能E_k 和重力势能E_p ， 建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示E_k 和E_p ， 根据以上数据在图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k₁=2.94 J/m，请计算图线Ⅱ的斜率k₂=J/m（保留3位有效数字）。重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为（用k₁和k₂字母表示）。

（1） 实验时，该同学用游标卡尺测量挡光片的宽度d如图丙所示，则d=cm；然后将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物A、B用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态。测量出(选填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h。

（2） 验证机械能守恒定律时，该同学在重物B的下端挂上质量为m的物块C，让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为t₁。如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的关系式为。

（3） 为了验证动量守恒定律，该同学让A在桌面上处于静止状态，将B从静止位置竖直抬高H后静止释放，直到光电门记录下挡光片挡光的时间为t₂(重物B未接触桌面)，则验证绳绷紧过程中系统沿绳方向动量守恒定律的表达式为。

（1） 纸带的（用字母表示）端与重物相连；数据处理时，应选起始两点间距约为：mm的纸带，这样误差小；

（2） 打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=m/s；（保留两位有效数字）

（3） 从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量 E_P=，此过程中物体动能的增加量 E_k=；（g取10m/s² ， 结果最终保留两位有效数字）

（4） 通过计算，数值上 E_P E_k（填“<”、“>”或“=”），这是因∶ ；

（5） 本次实验中若不进行各项有关物理量的确值计算，只是为了“验证机械能守恒定律”，则重物的质量不知道行吗？答∶。（选“行”或“不行”）

（1） 如图乙所示，用螺旋测微器测得小球的直径d＝mm；

（2） 多次改变高度H，重复上述实验，作出 随H的变化图像如图丙所示，当图中已知量t₀、H₀和重力加速度g及金属球的直径d满足表达式时，可判断小球下落过程中机械能守恒；

（3） 实验中发现动能增加量ΔE_k总是稍小于重力势能减少量ΔE_p ， 增加下落高度后，则ΔE_p－ΔE_k将（填“增加”“减小”或“不变”）。

（1） 实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 （选填“大于”“等于”或“小于”）时，说明气垫导轨已调水平。

（2） 用螺旋测微器测量遮光条的宽度d，测量结果如图丙所示，则mm。

（3） 细线绕过气垫导轨左端的定滑轮，一端与滑块P相连，另一端与质量为m的钩码Q相连。将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示， 、 、m、g和d已知，已测出滑块的质量为M，两光电门间的距离为L。若上述物理量间满足关系式mgL=，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。

（1） 纸带的（选填“左”或“右”）端与重物相连；

（2） 从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是 J，此过程中物体动能的增加量 J，由此得出的结论是。

（3） 另一同学设想用上图的纸带来“探究功与速度变化的关系”。他分析认为，以O为坐标原点，各点到O的距离与重物重量的乘积为纵坐标，各点的速度的二次方为横坐标，若能在直角坐标系中得到是一条过原点的倾斜直线，即可得到“ ”结论。你认为可行吗？（填“可行”或“不行”）。

（1） 某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律，进行如下操作。

①用天平测定小钢球的质量为m=10.0g；

②用游标卡尺测出小钢球的直径为d=10.0mm；

③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为h=81.00cm；

④电磁铁先通电，让小钢球吸在下端；

⑤电磁铁断电，小钢球自由下落；

⑥在小钢球经过光电门的时间内，计时装置记下小钢球经过光电门所用时间为t=2.50×10^-3s，由此可计算出小钢球经过光电门时的速度为 m/s；

⑦计算此过程中小钢球重力势能的减少量为J，小钢球动能的增加量为J（g取10m/s² ， 结果保留2位有效数字）。

⑧可得到结论：。

（2） 另一同学用上述实验装置通过改变光电门的位置，用h表示小钢球到光电门时的下落距离，用v表示小钢球通过光电门的速度，根据实验数据作出了如图乙所示的v²-h图像，则当地的实际重力加速度为g=m/s²。

（1） 甲同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_______（选填选项前的字母）。

（2） 甲同学从打出的纸带中选出符合要求的一条纸带，如下图所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A，B、C、D、E、F作为计数点。测出C、D、E点距起始点O的距离分别为 、 、 ，由此可计算出打点计时器打下D点时重物下落的瞬时速度 （结果保留三位有效数字）。用m表示重物的质量，在误差允许的范围内，若满足表达式 ，则可认为重物下落过程中机械能守恒（用给出的已知物理量的符号表示）。

（3） 乙同学在进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到起始点了，于是他利用剩余的纸带，用（2）中方法进行数据处理并进行验证。如图所示，重新任选某点为O，选取在纸带上连续打出的点A，B、C、D、E、F作为计数点，测量出C、D、E点到O点的距离分别为 、 、 ，用（2）中表达式进行验证。发现表达式左侧 的数值比表达式右侧的数值小了很多，最可能的原因是。

（4） 丙同学设想采用另一种方法研究机械能是否守恒：在图中的纸带上，先分别测量出从O点到A，B、C、D、E、F点的距离h，再计算对应B、C、D、E各点的重物速度v。请帮助丙同学在图中画出 图像的示意图，并说明如何利用该图像判断重物下落过程中机械能是否守恒。

（1） 先用游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径为d＝ cm；

（2） 为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪个物理量__________（填选项）

（3） 小球通过光电门时的瞬时速度v=（用题中所给的物理量表示）。

（4） 该同学在实验中发现，小球减少的重力势能总是略大于增加的动能，可能的原因是。

（1） 由频闪照片上的数据计算时刻小球的速度=m/s；

（2） 从到的时间内，重力势能增量=J，动能减少量J；

（3） 在误差允许的范围内，若与近似相等，即可验证机械能守恒定律。由上述计算发现与并不严格相等，造成这种结果的主要原因是。

（1） 对于该实验，下列操作中对减少实验误差有利的是____；

（2） 图乙为某次实验中得到的纸带，相邻两点时间间隔为0.02s。则打点计时器打下B、D两点时物体速度大小分别为m/s，m/s。（均保留三位有效数字）。当地重力加速度为g，设BD间距为h，若在误差允许范围内满足关系式，则验证了机械能守恒定律（用题目所给的符号表示）。

（1） 下列物理量需要测量的是，通过计算得到的是。（填写字母代号）

A．重锤质量

B．打点计时器所接交流电源的电压大小

C．重锤下落的高度

D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度大小

（2） 设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g。图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点。根据图乙测得的、、、 ， 写出打点计时器在打B点到打D点过程中重锤重力势能减少量，以及动能增加量。