“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行。

题型：实验探究题题类：常考题难易度：普通

山西省大同市2017-2018学年高一下学期物理期末考试试卷

（1）、比较这两种方案，（选填“甲”或“乙”）方案好些。

（2）、如图丙是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T=0.1s。拉着该纸带的物体运动的加速度a= m/s²（计算结果保留三位有效数字）；该纸带是采用（选填“甲”或“乙”）实验方案得到的。

（3）、实验中某同学利用甲方案得到的一条点迹清晰的完整纸带如图丁所示。纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的值。

①打点计时器打B点时，重物速度的大小v=m/s（计算结果保留三位有效数字）；

②通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果（填“能”或“不能”）验证机械能守恒定律（实验中打点计时器使用的交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.8 m/s²）。

举一反三

某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．

图1是“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图，以下列出了一些实验步骤：

A．用天平测出重物和夹子的质量

B．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

C．把打点计时器接在交流电源上，电源开关处于断开状态

D．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，让重物靠近打点计时器，处于静止状态

E．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带，之后再断开电源

F．用秒表测出重物下落的时间

G．更换纸带，重新进行两次实验

在“验证机械能守恒定律”的实验中

某同学利用图示装置验证小球摆动过程中机械能守恒，实验中小球摆到最低点时恰好与桌面接触但没有弹力，D处（箭头所指处）放一锋利的刀片，细线到达竖直位置时能被割断，小球做平抛运动落到地面，P是一刻度尺。该同学方案的优点是只需利用刻度尺测量A位置到桌面的高度H、桌面到地面的高度h及小球平抛运动的水平位移x即可。

某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， A从高处由静止开始下落，B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，图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为 $\text{[math]}$ ，则：

如图所示为某实验小组利用单摆探究两小球一维对心碰撞时机械能变化的设计方案，在悬点 O 处细绳与拉力传感器连接，通过传感器与计算机可以测量细绳中的拉力大小随时间的变化情况，细绳末端系有一个小球 A，质量为 m_1.水平放置的炽热的电热丝 P 固定在 O 点的正下方，当细绳摆至电热丝处时被电热丝瞬间烧断；在悬点 O 正下方 h 处有一水平台面 MN，质量为 m₂的小球 B静止放置于电热丝P的下方（图中B球没有画出，B球的大小与A球相同）。已知悬线长为L，悬点到水平台面MN的距离OO'=h（h>L），小球的质量m₁ >m₂。

（1）电热丝P必须放在悬点正下方，而小球B必须放在悬点正下方略微偏右的位置，保证A、B两球在水平方向发生对心碰撞。

（2）将小球 A 向左拉起适当角度后自由释放，接着 A、B 两小球在水平方向发生碰撞，最后 A、B 两小球分别落到水平台面上的C、D（D点图中没有标出）两点，O'C=S₁ ， O'D =S₂ ，在A球下摆的过程中，计算机显示细绳中的拉力由F₁增大为F_2.则碰撞前A小球的动能E_kA={#blank#}1{#/blank#}，碰撞后A小球的动能 $\text{[math]}$ ={#blank#}2{#/blank#}，碰撞后B小球的动能 $\text{[math]}$ ={#blank#}3{#/blank#}。

（3）在其他条件不变的情况下，移走小球B，改变释放小球A时细绳与竖直方向的夹角 $\text{[math]}$ ，小球A 落点与O'点的水平距离S₁将随之改变，则S₁和传感器的拉力F₂之间的函数关系式为{#blank#}4{#/blank#}（注意：以上每空中的表达式必须用题目中的字母表示）。

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