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根据以下提供器材,设计实验,验证机械能守恒定律.

器材:白纸、圆柱棒、毛笔、马达(铭牌上标有“1 440 r/min字样”)

思路点拨:本题考查利用物理模型解决实际问题的能力.本题将包有白纸的圆柱棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动,使之替代打点计时器,毛笔在圆柱棒白纸上划出记号相当于打点计时器在纸带上打出的各点,利用mgh=mv22-mv12即可验证机械能守恒定律.这种实验方法是对教材中“验证机械能守恒定律”实验的创新,实验器材不同,但其依据的实验原理及数据处理方法跟教材上的实验是一致的.

解析: 如图(b)所示,将包有白纸的圆柱棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动,使之替代打点计时器.当烧断挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由落下,毛笔就在圆柱棒白纸上划出记号,如图(a)所示,测得记号之间的距离依次为s1、s2、s3、s4、s5、s6.

(1)由马达铭牌“1 440 r/min”算出毛笔画的线距的时间间隔为

T== s≈0.04 s.

(2)根据vn=算出任意选取的划相邻两条线时圆柱棒的瞬时速度.

vD=,vC=

ΔEk=mvD2-mvc2

而ΔEp=mg·CD

验证ΔEk=ΔEp是否成立,若成立,则验证了圆柱棒自由下落时机械能是守恒的.


练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)某同学为研究实验小车沿斜面向下运动的规律,把打点计时器纸带的一端固定在小车上,小车拖动纸带运动时得到如图1所示的纸带.在打出的纸带上每取5点为一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点末画出).从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将其由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,把每段纸条上端中心连起来.根据有关信息可求出实验小车的加速度大小为
 

(2)一只量程为1V,内阻RV约900Ω的电压表是由小量程电流表改装而成的,现在要测量它的内阻并对该表进行校正.实验室提供了以下可供选择的器精英家教网材:
A.待测电压表.
B.标准电压表(量程1V)
C.滑动变阻器:最大阻值1000Ω,额定电流0.1A
D.滑动变阻器:最大阻值10Ω,额定电流l A
E.电阻箱:最大阻值999.9Ω,阻值最小改变量0.1Ω
F.电阻箱:最大阻值99.9Ω,阻值最小改变量0.1Ω
G.电池组:电动势约3V,内阻约1Ω,另外有导线和开关若干.
①为了用 半偏法测量该电压表的内阻,某同学设汁了两种电路(图2中的甲和乙),要使测量较精确,应选择图中的
 
电路.在器材的选择上,除了电池组、导线、开关和待测电压表外,还应从提供的器材中选用
 
(用器材前的序号字母表示).
②用上述方法测出的电压表内阻的测量值及RV
 
(填大于、等于或小于)电压表内阻的真实值.
③在对该电压表进行校正时,该同学已经选择好了器材,如图3所示.若要求对电压表的每一根刻度线都进行校正,请你将这些器材连接成测量电路.

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)有一个小灯泡上标有“4V,2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)     B.电压表(0~10V,内阻20kΩ)
C.电流表(0~0.3A,内阻1Ω)      D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)
E.滑动变阻器(5Ω,1A)           F.滑动变阻器(500Ω,0.2A)
①实验中电压表应选用
 
,电流表应选用
 
.为使实验误差尽量减小,要求电压表从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用
 
(用序号字母表示).
②请在方框内画出满足实验要求的电路图,并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图.
③根据U-I图象,当灯泡两端所加电压为3.2V时,电功率为
 
W
(2)在实验室里为了验证动量守恒定律,一般采用如图甲、乙所示的两种装置:
①若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,则
 

A.m1>m2,r1>r2
B.m1>m2,r1<r2
C.m1>m2,r1=r2
D.m1<m2,r1=r2
②若采用图乙所示装置进行实验,以下所提供的测量工具中必需的是
 

A.直尺 B.游标卡尺
C.天平 D.弹簧测力计 E.秒表
③设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置),所得“验证动量守恒定律”的结论为
 
.(用装置图中的字母表示)
(3)在用如图5所示的装置做“探究动能定理”的实验时,下列说法正确的是
 

A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值
B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值
C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度.精英家教网

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科目:高中物理 来源: 题型:

(1)为描绘出平抛运动的轨迹,某同学设计了以下实验,每隔相等的时间T就将一个同样大小的小球从斜槽轨道上P位置处由静止释放,这样,在同一时刻,会有多个小球同时在空中运动,该同学认为,由于每个小球平抛运动的轨迹是重合的,因此,只要在同一张底片上拍摄下某一时刻各小球的位置,将各小球位置用平滑的曲线连续起来应得到了小球平抛运动的轨迹.在重复多次实验后,终于得到了一张如图1所示的照片,图中坐标原点恰好是小球刚要水平抛出的时球心的位置.照片中有一个与C球相邻的小球D,则在图示时刻,设小球D的位置坐标为(x,y),则x=
60
60
cm,y=
80
80
cm.

(2)现提供以下器材:
①电压表V1(量程6V,内阻约为30kΩ)
②电压表V2(量程3V,内阻约为3kΩ)
③电池E(电动势6V,内阻不计)
④定值电阻R1=3kΩ
⑤滑动变阻器R2(最大阻值为20Ω)
⑥电键S一个,导线若干
(1)在所给的两只电压表中,能较准确地测出电压表
V
 
2
V
 
2
的内阻(选填“V1”或“V2”);
(2)根据你的选择,请在图2方框中画出实验电路原理图(标注所用器材符号);
(3)实验中,要读出的物理量有
电压表
V
 
1
的示数
U
 
1
,电压表
V
 
2
的示数
U
 
2
电压表
V
 
1
的示数
U
 
1
,电压表
V
 
2
的示数
U
 
2
(写出物理量名称并用相应字母表示);
(4)请用已知量和测量量对应字母表示被测电压表内阻的表达式RV=
U2R1
U1-U2
U2R1
U1-U2

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科目:高中物理 来源:2013年广东省湛江一中高考物理模拟试卷(5月份)(解析版) 题型:解答题

(1)有一个小灯泡上标有“4V,2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)     B.电压表(0~10V,内阻20kΩ)
C.电流表(0~0.3A,内阻1Ω)      D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)
E.滑动变阻器(5Ω,1A)           F.滑动变阻器(500Ω,0.2A)
①实验中电压表应选用______,电流表应选用______.为使实验误差尽量减小,要求电压表从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用______(用序号字母表示).
②请在方框内画出满足实验要求的电路图,并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图.
③根据U-I图象,当灯泡两端所加电压为3.2V时,电功率为______W
(2)在实验室里为了验证动量守恒定律,一般采用如图甲、乙所示的两种装置:
①若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,则______
A.m1>m2,r1>r2
B.m1>m2,r1<r2
C.m1>m2,r1=r2
D.m1<m2,r1=r2
②若采用图乙所示装置进行实验,以下所提供的测量工具中必需的是______.
A.直尺 B.游标卡尺
C.天平 D.弹簧测力计 E.秒表
③设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置),所得“验证动量守恒定律”的结论为______.(用装置图中的字母表示)
(3)在用如图5所示的装置做“探究动能定理”的实验时,下列说法正确的是______
A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值
B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值
C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度.

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