基础夯实
1．(潍坊市12～13学年高一下学期期末)
在用自由落体验证机械能守恒的实验中，用如图所示的装置打出一条纸带。在纸带上选取某两点，测量并计算出两点间动能的增量ΔEk和重力势能的减小量ΔEp。一般实验的结果总是ΔEk________ΔEp(填“>”、“＝”或“<”)，产生这一结果的原因是______________________。
答案：< 有阻力或有摩擦
2．用落体运动验证机械能守恒定律的实验．
为进行该实验，备有下列器材可供选择：A铁架台、B(电磁)打点计时器、C复写纸片、D纸带、E低压直流电源、F天平、G秒表、H导线、I重锤．其中不必要的器材是________________________(填对应的字母)．缺少的器材是______________________。
答案：E F G 刻度尺 低压交流电源
3．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：
(1)打点计时器所接交流电的频率为50Hz，甲、乙两条实验纸带如图所示，应选________纸带好。
(2)若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定律。现已测得2、4两点间距离为s1,0、3两点间距离为s2，打点周期为T，为了验证0、3两点间机械能守恒，则s1、s2和T应满足的关系为________。
答案：(1)甲 (2)T2＝
解析：(1)由于甲图中1、2两点间的距离(1.9mm)接近于2mm，故选甲图。
(2)mgs2＝mv2 v＝得T2＝
4．(唐山一中高一检测)在“验证机械能守恒定律”的实验中：
(1)供实验选择的重物有以下四个，应选择：( )
A．质量为10g的砝码
B．质量为200g的木球
C．质量为50g的塑料球
D．质量为200g的铁球
(2)下列叙述正确的是( )
A．实验中应用秒表测出重物下落的时间
B．可用自由落体运动的规律计算重物的瞬时速度
C．因为是通过比较和mgh是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物的质量
D．释放重物前应手提纸带的上端，使纸带竖直通过限位孔
(3)质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s，那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中， 物体重力势能的减少量Ep＝________J，此过程中物体动能的增加量Ek＝________J。(g＝9.8m/s2，保留三位有效数字)
答案：(1)D (2)CD (3)2.28 2.26
5．图中甲、乙两图都是利用“验证机械能守恒定律”的实验来测量当地的重力加速度g值的装置示意图。已知打点计时器的打点频率为50Hz。
这两图相比较，用哪个图所示的装置实验较好？简单说明理由。
答案：用甲图所示的装置实验较好。因为用夹子固定，可以避免乙图由于手的抖动而造成纸带上的第1个点迹被拖长和位置不确定的现象。另外由于用夹子固定纸带，便于纸带调整到竖直方向，以避免纸带与打点计时器(限位孔)之间产生较大的摩擦，而乙图中用手握住纸带，难于做到这一点。
能力提升
1．如图(a)中，悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹。用重垂线确定出A、B点的投影点N、M。重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放)球的落点痕迹如图(b)所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐。用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律，已知重力加速度为g，小球的质量为m。
(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为________cm。
(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0＝________。
(3)用测出的物理量表示出小球从A 到B过程中，重力势能的减少量ΔEp＝________，动能的增加量ΔEk＝________。
答案：(1)65.0 (2)x (3)mg(h1－h2)
2．如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器。当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动。测得记号之间的距离依次为26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm，已知电动机铭牌上标有“1440r/min”的字样，由此验证机械能守恒。根据以上内容，回答下列问题：
(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T＝________s，图乙中的圆柱棒的________端是悬挂端(填“左”或“右”)。
(2)根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速度vC＝________m/s；画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD＝________m/s；记号C、D之间圆柱棒的动能的变化量为________J，重力势能的变化量为__________J(g＝9.8m/s2)。由此可得出的结论是________。(结果保留两位有效数字)
解析：(1)T＝＝s＝0.042s，左端相邻笔迹间间距大，故左端是悬挂端。
(2)vC＝m/s＝1.2m/s，
vD＝m/s＝1.6m/s，
ΔEK＝m(v－v)＝0.53J，ΔEP＝mg＝0.57J，
在误差允许范围内，圆柱体的机械能是守恒的。
3．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示：
(1)实验步骤：
①将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；
②用游标卡尺测量挡光条的宽度为l＝9.30mm。
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝________cm。
④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能过光电门2；
⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2；
⑥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。
(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式；
①滑块通过光电门1和光电门2的瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________。
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2＝________。
③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ΔEp＝________(重力加速度为g)。
(3)如果ΔEp＝________，则可认为验证了机械能守恒定律。
答案：(1)③60.00(答案在59.96～60.04之间的也可)
(2)① ②(M＋m)()2
(M＋m)()2 ③mgs
(3)Ek2－Ek1
解析：由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当做瞬时速度，挡光条的宽度l可用游标卡尺测量，挡光时间Δt可从数字计时器读出，因此，滑块过光电门的瞬时速度为，由于质量事先已用天平测出，所以，滑块的动能就是已知数了。测出动能的增加值，测出重力势能的减小值，在误差允许范围内相等，就验证了机械能守恒定律。
