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实验：验证机械能守恒定律
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某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如下，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．将挡光效果好、宽度为
网友投稿 2022-11-10 00:00:00 互联网
◎ 题目
某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如下，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．将挡光效果好、宽度为d=3.8×10
-3
m的黑色磁带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．
某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间△t
i
与图中所示的高度差△h
i
，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示．（取g=9.8m/s
2
，注：表格中M为直尺质量）
（1）请将表格中带“▲”的空格，数据填写完整（小数点后取2位）．
△t
i
（10
-3
s）
v
i
=
d
△
t
1
（m?s
-1
）
△E
ki
=
1
2
Mv
i
2
-
1
2
Mv
1
2
△h
i
（m）
Mg△h
i
1
1.21
3.14
2
1.15
3.30
0.52M
0.06
0.59M
3
1.00
3.80
2.29M
0.24
2.35M
4
0.95
4.00
3.07M
0.32
3.14M
5
0.90
______
______
0.41
______
（2）从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用
v
i
=
d
△
t
i
求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是：______．
（3）通过实验得出的结论是：______．
（4）根据该实验请你判断下列△E
k
-△h图象中正确的是______
◎ 答案
（1）根据题意可知：
v=
d
△t
=
3.8×1
0
-3
m
0.9×1
0
-3
s
=4.22m/s
根据：△E
ki
=
1
2
Mv
i
2
-
1
2
Mv
1
2
，将v=4.22m/s带入解得：△E
k5
=3.98MJ
Mg△h
5
=4.02M．
故答案为：4.22，3.98M，4.02M．
（2）根据平均速度的定义
v=
△x
△t
可知，当位移很小，时间很短时可以利用平均速度来代替瞬时速度，由于本题中挡光物的尺寸很小，挡光时间很短，因此直尺上磁带通过光电门的瞬时速度可以利用
v
i
=
d
△
t
i
求出．
故答案为：瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度．
（3）根据表中数据可知物体动能的增加量和重力势能的减小量基本相等，因此在误差范围内，可以得出物体机械能守恒的结论．
故答案为：在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量（或说在误差范围内，物体的机械能守恒）
（4）根据实验可知：重力势能的减少量等于动能的增加量，即有：△E
k
=mg△h成立，故△E
k
-△h图象为过原点的直线，故ABD错误，C正确．
故选C．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如下，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．将挡光效果好、宽度为…”主要考查了你对 【实验：验证机械能守恒定律】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/371127.html
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