为探究物体在下落过程中机械能是否守恒,某同学采用实验装置如下左图所示。(1)其设计方案如下:让质量为m的铁块从开始端自由下落,开始端至光电门的高度差为h,则此过程中小铁

◎ 题目

为探究物体在下落过程中机械能是否守恒,某同学采用实验装置如下左图所示。
(1)其设计方案如下:让质量为m的铁块从开始端自由下落,开始端至光电门的高度差为h,则此过程中小铁块的重力势能的减少量为          ;测出小铁块通过光电门时的速度为v,则此过程小铁块动能的增加量为          ;比较两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒,(已知当地重力加速度大小为g)

(2)具体操作步骤如下:
A.用天平测定小铁块的质量
B.用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d;
C.用刻度尺测山电磁铁下端到光电门的距离h(h?d);
D.电磁铁先通电(电源末画出),让小铁块吸在开始端;
E.断开电源,让小铁块自由下落;
F.计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t,计算出相应速度v;
G.改变光电门的位置,从复C、D、E、F等步骤,得到七组()数据:
H.将七组数据据在v2-h坐标系中找到对应的坐标点,拟台得到如上右图所示直线,
上述操作中有一步骤可以省略,你认为是   【填步骤前的字母);写出计算小铁块经过光电门的速度表达式v=     
(3)若v2-h图线满足条件_______        _______               __,则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒.

◎ 答案

(1)mgh     (2)A    (3)直线斜率的值与2g在误差允许范围内相等

◎ 解析


试题分析:(1)根据 重力做功与重力势能变化量之间的关系,该过程重力做功为mgh,所以重力势能减少mgh;速度从零变化到v,所以动能的增加为;(2)本实验是看减少的重力势能mgh与增加的动能是否相等来判断机械能是否守恒,两表达式中都含义质量m,所以小铁块的质量不需要测量,故选A;
小铁块边长为d,通过光电门的时间t,所以是铁块经过光电门的平均速度,因时间很短,该平均速度近视为小铁块通过光电门的瞬时速度;(3)若v2-h图线的斜率等于2g,则,可得:,则可判断小铁块在下落过程中满足机械能守恒。

◎ 知识点

    专家分析,试题“为探究物体在下落过程中机械能是否守恒,某同学采用实验装置如下左图所示。(1)其设计方案如下:让质量为m的铁块从开始端自由下落,开始端至光电门的高度差为h,则此过程中小铁…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  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。

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