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实验七:验证机械能守恒定律
课时作业
1.某同学用图1所示的实验装置完成“验证机械能守恒定律”。
(1)在固定纸带时,有图2所示的两种方式,其中更合理的是　　　　(选填“甲”或“乙”)。
(2)实验中所用交流电源的周期为T,在纸带上确定计数点时,选取起始点为第1个计数点O,各计数点到O点的距离分别为h1、h2、h3、h4,纸带如图3所示。重物质量为m,当地重力加速度为g,重物在C点时的动能为　　　　,重物由O点运动到C点时重力势能的减小量为　　　　。(均用题中所给物理量符号表示)
(3)记录各计数点到O点的距离h,各计数点的速度为v,以v2为纵坐标,h为横坐标,以所测数据描绘v2-h图像,求得图线斜率为k,若k近似等于　　　　,则可认为验证了机械能守恒定律。
解析:(1)把纸带的一端剪成一个较窄的小纸条,然后固定在重物上,可以避免纸带松动带来的误差,简单易于操作,故甲更合理。
(2)根据匀变速直线运动规律可知,重物运动到C点的速度为vC=,重物在C点时具有的动能Ek=m=;重物由O点到C点的过程中,重力势能的减少量ΔEp=mgh3。
(3)若机械能守恒,则有mv2=mgh,解得v2=2gh,故在v2h图像中,其斜率k=2g。
答案:(1)甲　(2) 　mgh3　(3)2g
2.某同学利用图甲所示的气垫导轨实验装置验证机械能守恒定律,主要实验步骤如下:
甲
A.将桌面上的气垫导轨调至水平
B.测出遮光条的宽度d
C.将滑块移至图示位置,测出遮光条到光电门的距离l
D.由静止释放滑块,读出遮光条通过光电门的遮光时间Δt
E.测出托盘和砝码的总质量m1,滑块(含遮光条)的质量m2
已知当地重力加速度为g,回答以下问题(用题中所给的字母表示):
(1)遮光条通过光电门时的速度大小为　　　　。
(2)遮光条由静止运动至光电门的过程,系统重力势能减少了　　　　,遮光条经过光电门时,滑块、托盘和砝码的总动能为　 。
乙
(3)通过改变滑块的释放位置,测出多组l、Δt数据,利用实验数据绘制()2l图像如图乙所示。若图中直线的斜率近似等于　　　　,可认为该系统机械能守恒。
解析: (1)遮光条通过光电门时的速度为v=。
(2)从释放到遮光条经过光电门,这一过程中,系统重力势能减少量为ΔEp=m1gl,从释放到遮光条经过光电门,这一过程中,系统动能增加量为ΔEk=(m1+m2)()2。
(3)若系统机械能守恒,则有m1gl=(m1+m2)()2,整理有()2=·l,可知,若题图中直线的斜率近似等于,可认为该系统机械能守恒。
答案:(1)　(2)m1gl　(m1+m2)()2　(3)
3.(2025·强基联盟联考)某同学用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。实验所用的电源为学生电源,交变电流的频率为50 Hz。重物从高处由静止开始下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,该同学在纸带上每5个点取一个计数点,依打点先后顺序编为0、1、2、3、4、…。
(1)由于不小心,几条纸带都被撕断了,如下图所示,则在B、C、D三段纸带中,与纸带A属于同一条的应该是　　　　。
A B
C D
(2)这位同学又重做该实验并挑选出一条点迹清晰的完好纸带进行测量分析,如图乙所示,其中O点为起始点。根据纸带上的测量数据,可得打点3时重物的速度为　　　 m/s;已知重物质量为200 g,当地重力加速度g取9.8 m/s2,则从点0到点3,重物的重力势能减小量|ΔEp|=
　　　　J、动能增加量|ΔEk|=　　　　J(计算结果均保留三位有效数字)。
(3)第(2)小问中|ΔEk|与|ΔEp|的大小不相等,出现这一结果的原因可能是　　　　。
A.重物质量的测量值偏大
B.接通电源前释放了纸带
C.存在空气阻力和摩擦力
解析:(1)根据匀变速直线运动规律的推论可知x2-x1=aT2=9.7 cm,x5-x2=3aT2,解得x5=69 cm,故与纸带A属于同一条的应该是B。故选B。
(2)对于匀变速直线运动,中间时刻的速度等于平均速度,打点3时重物的速度为v3=
m/s=4.09 m/s,重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|=mgh=0.2×9.8×0.880 J=1.72 J,动能增加量|ΔEk|=mv32=×0.2×4.092 J=1.67 J。
(3)势能减少量与动能增加量的表达式中均有质量,所以不是重物质量的测量值偏大对结果有影响,A错误;接通电源前释放了纸带会使第(2)问中|ΔEk|略大于|ΔEp|,B错误;第(2)小问中|ΔEk|略小于|ΔEp|,出现这一结果的原因最可能是空气阻力和纸带与限位孔之间摩擦引起的,C正确。
答案:(1)B　(2)4.09　1.72　1.67　(3)C
4.用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打下一系列的点。挑出点迹清晰的一条纸带,从点迹清晰处依次标出计时点0,1,2,…,7,纸带如图乙所示。
甲
乙
(1)观察纸带,连接重锤的夹子夹在纸带的　　　(选填“左端”或“右端”)。
(2)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的　　　　。
A.速度变化量和高度变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.动能变化量与势能变化量
(3)打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上,打下5点时重锤的瞬时速度大小是
　　　　 m/s(结果保留两位有效数字)。
丙
(4)某同学用两个形状相同、质量不同的重锤a和b进行实验,记录几组数据,画出h图像,并求出图线的斜率k,如图丙所示,由图像知,a的质量　　　　(选填“大于”或“小于”)b的质量。
(5)实验中,大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,但某同学提交的结论显示,重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,出现这一问题的原因可能是
　　　　(多选)。
A.该同学修改了实验数据
B.重锤的质量测量错误
C.交流电源的频率不等于50 Hz
D.重锤下落受到的阻力较小
解析:(1)因为重物的速度逐渐增大,故与重物连接的夹子夹在纸带的左端。
(2)根据机械能守恒定律有mgΔh=ΔEk ,可知,为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量,故选C。
(3)根据匀变速直线运动的推论有:打下5点时重锤的瞬时速度大小
v5 == m/s=0.86 m/s(在0.85 m/s~0.90 m/s都可以)。
(4)根据动能定理得mgh-F阻h=mv2 ,故=(g-)h,可知质量大的重锤的图像斜率大,结合图像可知,a的质量大于b的质量。
(5)若该同学修改了实验数据,则有可能导致重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,A正确;由于重力势能的减少量和动能的增加量都与重锤的质量成正比,所以重锤的质量测量错误不会导致重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,B错误;由(3)的分析可知,若交流电源的频率小于50 Hz,则速度的测量值会大于真实值,动能的测量值大于真实值,则有可能导致重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,C正确;由于阻力做负功会导致机械能减少,即重力势能的减少量大于动能的增加量,与阻力大小无关,D错误。
答案:(1)左端　(2)C　(3)0.86　(4)大于　(5)AC(共21张PPT)
实验七:验证机械能守恒定律
实验基础·必备
装置原理图 实验步骤 注意事项
1.安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连。 2.打纸带:用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(3~5条)。 3.选纸带:从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带 1.安装:安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一 上,以减小摩擦阻力。
竖直线
2.重物:选密度 、质量 的金属块,且在靠近打点计时器处释放。
3.顺序:应先接通 ,让打点计时器正常工作,后松开纸带让重物下落。
大
大
电源
不需要
数据 处理
考点一
教材原型实验
实验技能·提升
【典例1】 (中等)(人教版必修第二册P98练习与应用T2变式)如图为一种利用气垫导轨
“验证机械能守恒定律”的实验装置,主要实验步骤如下:
a.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平。
b.在导轨上间隔一定距离设置两个光电门1和2。
c.用天平测出滑块和遮光条的总质量m。
d.在导轨的单脚螺丝下垫上一定厚度的垫片,让滑块从最高处由静止开始下滑,用数字计时器测出滑块经过光电门1和2时遮光条的遮光时间t1和t2。
e.取下垫片,用游标卡尺测量所用垫片的厚度h和遮光条的宽度d。
f.用钢卷尺测量单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离L及两光电门之间的距离x。
g.……
请回答下列问题:
(1)关于该实验,以下说法不正确的是　　　　(多选)。
A.遮光条宽度适当小些
B.滑块和遮光条的总质量m可以不测量
C.滑块和遮光条的总质量m轻一点可以减小误差
D.实验时需要倾斜导轨以平衡摩擦力
CD
解析:(1)遮光条的宽度越小,其通过光电门的平均速度越接近其瞬时速度,A正确;验证机械能守恒时质量可以约去,故不需要测量滑块和遮光条的总质量m,B正确,C错误;气垫导轨可以使滑块无摩擦地在其表面滑动,故不需要平衡摩擦力,D错误。
(2)该同学用游标卡尺测量垫片的厚度如图所示,则垫片的厚度h=　　　mm。
21.5
解析:(2)根据游标卡尺的读法,可得垫片的厚度h=21 mm+5×0.1 mm=
21.5 mm。
(3)若要得出机械能守恒定律的结论,以上测得的物理量应该满足的关系式
为　　 　　　　。
(4)多次实验发现动能的增加量总是略小于重力势能的减少量,其原因可能是
　　　　(多选)。
A.遮光条宽度d的测量值偏小
B.导轨没有调水平,导轨左端略低于右端
C.空气阻力的影响
D.两光电门之间的距离x的测量值偏小
ABC
考点二
实验创新与拓展
【典例2】 (中等)某实验小组利用光电门遮光时可测速度的特性来做“验证机械能守恒定律”实验。实验装置主体如图甲所示。
(1)将宽度d=0.5 cm的黑色胶带等间隔贴在　　 　　(选填“透明塑料”或“铁质”)直尺上,相邻胶带中心线之间的距离Δh=2.5 cm。
透明塑料
解析:(1)根据实验原理可知,因铁质直尺不透光,应将黑色胶带等间隔贴在透明塑料直尺上。
(2)图乙为某条胶带在刻度尺上的位置,该胶带右侧边缘所对应的读数为
　　　 cm。
3.00
解析:(2)由题图乙可知,刻度尺的最小刻度为1 mm,则该胶带右侧边缘所对应的读数为3.00 cm。
(3)将光电门固定在铁架台上,由静止竖直释放直尺,测得第1个和第4个胶带通过光电门的时间间隔分别为t1和t4。已知直尺质量m=0.4 kg,t1=0.010 s,则第1个胶带经过光电门时直尺的动能为　 　　 J(结果保留两位有效数字)。
0.050
(4)在误差允许范围内,若关系式　　　　　　　　　　(用Δh、d、t1、t4、g表示)成立,说明直尺下落过程中机械能守恒。
(5)有同学认为,直尺上黑色胶带的宽度d不足够小,导致胶带通过光电门时直尺的动能计算值比真实值偏小。你是否同意该同学的观点 请简要说明理由
　。
感谢观看实验七:验证机械能守恒定律
装置原理图 实验步骤 注意事项
1.安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连。 2.打纸带:用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(3~5条)。 3.选纸带:从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带 1.安装:安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。 2.重物:选密度大、质量大的金属块,且在靠近打点计时器处释放。 3.顺序:应先接通电源,让打点计时器正常工作,后松开纸带让重物下落。 4.某时刻的瞬时速度的计算应用vn=,不能用vn=或vn=gt来计算。 5.此实验中不需要测量重物的质量
数据 处理 方案一:利用起始点和第n点计算 代入mghn和m,如果在实验误差允许的范围内,mghn和m相等,则验证了机械能守恒定律。 方案二:任取两点计算 (1)任取两点A、B,测出hAB,算出mghAB。 (2)算出m-m的值。 (3)在实验误差允许的范围内,若mghAB=m-m,则验证了机械能守恒定律。 方案三:图像法 从纸带上选取多个点,测量从第一个点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出v2h图像。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒定律
考点一　教材原型实验
【典例1】 (中等)(人教版必修第二册P98练习与应用T2变式)如图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置,主要实验步骤如下:
a.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平。
b.在导轨上间隔一定距离设置两个光电门1和2。
c.用天平测出滑块和遮光条的总质量m。
d.在导轨的单脚螺丝下垫上一定厚度的垫片,让滑块从最高处由静止开始下滑,用数字计时器测出滑块经过光电门1和2时遮光条的遮光时间t1和t2。
e.取下垫片,用游标卡尺测量所用垫片的厚度h和遮光条的宽度d。
f.用钢卷尺测量单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离L及两光电门之间的距离x。
g.……
请回答下列问题:
(1)关于该实验,以下说法不正确的是　　　　(多选)。
A.遮光条宽度适当小些
B.滑块和遮光条的总质量m可以不测量
C.滑块和遮光条的总质量m轻一点可以减小误差
D.实验时需要倾斜导轨以平衡摩擦力
(2)该同学用游标卡尺测量垫片的厚度如图所示,则垫片的厚度h=　　　　mm。
(3)若要得出机械能守恒定律的结论,以上测得的物理量应该满足的关系式为　　　　　　。
(4)多次实验发现动能的增加量总是略小于重力势能的减少量,其原因可能是　　　　(多选)。
A.遮光条宽度d的测量值偏小
B.导轨没有调水平,导轨左端略低于右端
C.空气阻力的影响
D.两光电门之间的距离x的测量值偏小
解析:(1)遮光条的宽度越小,其通过光电门的平均速度越接近其瞬时速度,A正确;验证机械能守恒时质量可以约去,故不需要测量滑块和遮光条的总质量m,B正确,C错误;气垫导轨可以使滑块无摩擦地在其表面滑动,故不需要平衡摩擦力,D错误。
(2)根据游标卡尺的读法,可得垫片的厚度h=21 mm+5×0.1 mm=21.5 mm。
(3)设导轨垫高后与水平面的夹角为θ,则有sin θ=,滑块下落的高度Δh=xsin θ=,滑块通过光电门1的速度v1=,滑块通过光电门2的速度v2=,若机械能守恒,则有mg·Δh=m-m,整理可得g=(-)。
(4)遮光条宽度d的测量值偏小,会导致滑块速度测量值偏小,动能测量值偏小,A正确;根据上述分析可知,重力势能的变化量为ΔEp=,由于导轨左端略低于右端,导致h偏小,实际转化的动能偏小,B正确;空气阻力的影响会使重力势能有一部分克服空气阻力做功,转化为其他形式的能,C正确; x 测量值偏小,则重力势能的变化量ΔEp=mg偏小,不会导致动能的增加量总是略小于重力势能的减少量,D错误。
答案:(1)CD　(2)21.5　(3)g=(-)　(4)ABC
考点二　实验创新与拓展
【典例2】 (中等)某实验小组利用光电门遮光时可测速度的特性来做“验证机械能守恒定律”实验。实验装置主体如图甲所示。
(1)将宽度d=0.5 cm的黑色胶带等间隔贴在　　　　(选填“透明塑料”或“铁质”)直尺上,相邻胶带中心线之间的距离Δh=2.5 cm。
(2)图乙为某条胶带在刻度尺上的位置,该胶带右侧边缘所对应的读数为　　　 cm。
(3)将光电门固定在铁架台上,由静止竖直释放直尺,测得第1个和第4个胶带通过光电门的时间间隔分别为t1和t4。已知直尺质量m=0.4 kg,t1=0.010 s,则第1个胶带经过光电门时直尺的动能为　 　　 J(结果保留两位有效数字)。
(4)在误差允许范围内,若关系式　　　　　　　　　　(用Δh、d、t1、t4、g表示)成立,说明直尺下落过程中机械能守恒。
(5)有同学认为,直尺上黑色胶带的宽度d不足够小,导致胶带通过光电门时直尺的动能计算值比真实值偏小。你是否同意该同学的观点 请简要说明理由
　。
解析:(1)根据实验原理可知,因铁质直尺不透光,应将黑色胶带等间隔贴在透明塑料直尺上。
(2)由题图乙可知,刻度尺的最小刻度为1 mm,则该胶带右侧边缘所对应的读数为3.00 cm。
(3)根据题意可知,第1个胶带经过光电门时的速度为v1=,
则第1个胶带经过光电门时直尺的动能为
Ek1=m=×0.4×()2 J=0.050 J。
(4)第4个胶带经过光电门时的速度为v4=,从第1个到第4个胶带通过光电门时,直尺下落过程中重力势能的减少量为ΔEp=mg×3Δh,若直尺机械能守恒,则mg×3Δh=m-m,
联立可得关系式6gΔh=()2-()2。
(5)同意该同学的观点,由于v=测量的是胶带通过光电门的平均速度,由匀变速直线运动的规律可知此速度等于胶带通过光电门的中间时刻的速度,实验原理中测量的是胶带中间位置的速度,由于d不足够小,胶带通过光电门中间时刻的速度小于中间位置的速度,故胶带通过光电门时直尺的速度测量值偏小,动能的计算值比真实值偏小。
答案:(1)透明塑料　(2)3.00　(3)0.050
(4)6gΔh=()2-()2　(5)见解析
课时作业
1.某同学用图1所示的实验装置完成“验证机械能守恒定律”。
(1)在固定纸带时,有图2所示的两种方式,其中更合理的是　　　　(选填“甲”或“乙”)。
(2)实验中所用交流电源的周期为T,在纸带上确定计数点时,选取起始点为第1个计数点O,各计数点到O点的距离分别为h1、h2、h3、h4,纸带如图3所示。重物质量为m,当地重力加速度为g,重物在C点时的动能为　　　　,重物由O点运动到C点时重力势能的减小量为　　　　。(均用题中所给物理量符号表示)
(3)记录各计数点到O点的距离h,各计数点的速度为v,以v2为纵坐标,h为横坐标,以所测数据描绘v2-h图像,求得图线斜率为k,若k近似等于　　　　,则可认为验证了机械能守恒定律。
解析:(1)把纸带的一端剪成一个较窄的小纸条,然后固定在重物上,可以避免纸带松动带来的误差,简单易于操作,故甲更合理。
(2)根据匀变速直线运动规律可知,重物运动到C点的速度为vC=,重物在C点时具有的动能Ek=m=;重物由O点到C点的过程中,重力势能的减少量ΔEp=mgh3。
(3)若机械能守恒,则有mv2=mgh,解得v2=2gh,故在v2h图像中,其斜率k=2g。
答案:(1)甲　(2) 　mgh3　(3)2g
2.某同学利用图甲所示的气垫导轨实验装置验证机械能守恒定律,主要实验步骤如下:
甲
A.将桌面上的气垫导轨调至水平
B.测出遮光条的宽度d
C.将滑块移至图示位置,测出遮光条到光电门的距离l
D.由静止释放滑块,读出遮光条通过光电门的遮光时间Δt
E.测出托盘和砝码的总质量m1,滑块(含遮光条)的质量m2
已知当地重力加速度为g,回答以下问题(用题中所给的字母表示):
(1)遮光条通过光电门时的速度大小为　　　　。
(2)遮光条由静止运动至光电门的过程,系统重力势能减少了　　　　,遮光条经过光电门时,滑块、托盘和砝码的总动能为　 。
乙
(3)通过改变滑块的释放位置,测出多组l、Δt数据,利用实验数据绘制()2l图像如图乙所示。若图中直线的斜率近似等于　　　　,可认为该系统机械能守恒。
解析: (1)遮光条通过光电门时的速度为v=。
(2)从释放到遮光条经过光电门,这一过程中,系统重力势能减少量为ΔEp=m1gl,从释放到遮光条经过光电门,这一过程中,系统动能增加量为ΔEk=(m1+m2)()2。
(3)若系统机械能守恒,则有m1gl=(m1+m2)()2,整理有()2=·l,可知,若题图中直线的斜率近似等于,可认为该系统机械能守恒。
答案:(1)　(2)m1gl　(m1+m2)()2　(3)
3.(2025·强基联盟联考)某同学用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。实验所用的电源为学生电源,交变电流的频率为50 Hz。重物从高处由静止开始下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,该同学在纸带上每5个点取一个计数点,依打点先后顺序编为0、1、2、3、4、…。
(1)由于不小心,几条纸带都被撕断了,如下图所示,则在B、C、D三段纸带中,与纸带A属于同一条的应该是　　　　。
A B
C D
(2)这位同学又重做该实验并挑选出一条点迹清晰的完好纸带进行测量分析,如图乙所示,其中O点为起始点。根据纸带上的测量数据,可得打点3时重物的速度为　　　 m/s;已知重物质量为200 g,当地重力加速度g取9.8 m/s2,则从点0到点3,重物的重力势能减小量|ΔEp|=
　　　　J、动能增加量|ΔEk|=　　　　J(计算结果均保留三位有效数字)。
(3)第(2)小问中|ΔEk|与|ΔEp|的大小不相等,出现这一结果的原因可能是　　　　。
A.重物质量的测量值偏大
B.接通电源前释放了纸带
C.存在空气阻力和摩擦力
解析:(1)根据匀变速直线运动规律的推论可知x2-x1=aT2=9.7 cm,x5-x2=3aT2,解得x5=69 cm,故与纸带A属于同一条的应该是B。故选B。
(2)对于匀变速直线运动,中间时刻的速度等于平均速度,打点3时重物的速度为v3=
m/s=4.09 m/s,重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|=mgh=0.2×9.8×0.880 J=1.72 J,动能增加量|ΔEk|=mv32=×0.2×4.092 J=1.67 J。
(3)势能减少量与动能增加量的表达式中均有质量,所以不是重物质量的测量值偏大对结果有影响,A错误;接通电源前释放了纸带会使第(2)问中|ΔEk|略大于|ΔEp|,B错误;第(2)小问中|ΔEk|略小于|ΔEp|,出现这一结果的原因最可能是空气阻力和纸带与限位孔之间摩擦引起的,C正确。
答案:(1)B　(2)4.09　1.72　1.67　(3)C
4.用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打下一系列的点。挑出点迹清晰的一条纸带,从点迹清晰处依次标出计时点0,1,2,…,7,纸带如图乙所示。
甲
乙
(1)观察纸带,连接重锤的夹子夹在纸带的　　　(选填“左端”或“右端”)。
(2)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的　　　　。
A.速度变化量和高度变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.动能变化量与势能变化量
(3)打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上,打下5点时重锤的瞬时速度大小是
　　　　 m/s(结果保留两位有效数字)。
丙
(4)某同学用两个形状相同、质量不同的重锤a和b进行实验,记录几组数据,画出h图像,并求出图线的斜率k,如图丙所示,由图像知,a的质量　　　　(选填“大于”或“小于”)b的质量。
(5)实验中,大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,但某同学提交的结论显示,重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,出现这一问题的原因可能是
　　　　(多选)。
A.该同学修改了实验数据
B.重锤的质量测量错误
C.交流电源的频率不等于50 Hz
D.重锤下落受到的阻力较小
解析:(1)因为重物的速度逐渐增大,故与重物连接的夹子夹在纸带的左端。
(2)根据机械能守恒定律有mgΔh=ΔEk ,可知,为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量,故选C。
(3)根据匀变速直线运动的推论有:打下5点时重锤的瞬时速度大小
v5 == m/s=0.86 m/s(在0.85 m/s~0.90 m/s都可以)。
(4)根据动能定理得mgh-F阻h=mv2 ,故=(g-)h,可知质量大的重锤的图像斜率大,结合图像可知,a的质量大于b的质量。
(5)若该同学修改了实验数据,则有可能导致重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,A正确;由于重力势能的减少量和动能的增加量都与重锤的质量成正比,所以重锤的质量测量错误不会导致重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,B错误;由(3)的分析可知,若交流电源的频率小于50 Hz,则速度的测量值会大于真实值,动能的测量值大于真实值,则有可能导致重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,C正确;由于阻力做负功会导致机械能减少,即重力势能的减少量大于动能的增加量,与阻力大小无关,D错误。
答案:(1)左端　(2)C　(3)0.86　(4)大于　(5)AC

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