动量守恒和机械能守恒的应用 例2如图5-8所示.滑块A.B的质量分别为m1与m2.m1<m2.由轻质弹簧相连接置于水平的气垫导轨上.用一轻绳把两滑块拉至最近.使弹簧处于最大压缩状态后绑紧.两滑块一起以恒定的速率v0向右滑动.突然轻绳断开.当弹簧伸至本身的自然长度时.滑块A的速度正好为0.求: (1)绳断开到第一次恢复自然长度的过程中弹簧释放的弹性势能Ep, (2)在以后的运动过程中.滑块B是否会有速度为0的时刻?试通过定量分析证明你的结论. 解析:(1)当弹簧处压缩状态时.系统的机械能等于两滑块的动能和弹簧的弹性势能之和.当弹簧伸长到自然长度时.弹性势能为0.因这时滑块A的速度为0.故系统的机械能等于滑块B的动能.设这时滑块B的速度为v.则有. 因系统所受外力为0.由动量守恒定律 (m1+m2)v0=m2 v 解得 由于只有弹簧的弹力做功.系统的机械能守恒 解得 (2)假设在以后的运动中滑块B可以出现速度为0的时刻.并设此时A的速度为v1.弹簧的弹性势能为Ep’.由机械能守恒定律得 根据动量守恒得(m1+m2) v0=m1 v1. 求出v1代入上式得: 因为Ep’≥0.故得: 即m1≥m2.这与已知条件中m1<m2不符.可见在以后的运动中不可能出现滑块B的速度为0的情况. 反思:“假设法 是科学探索常用的方法之一.其特点是:先对某个结论提出可能的假设.再利用已知的规律知识对该假设进行剖析.其结论若符合题意的要求.则原假设成立. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

用如图1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,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落.重锤上拖着的纸带打出一系列的点.对纸带上的点痕进行测量,即可验证机械能守恒定律.下面列举了该实验的几个操作步骤:

A.按照图示的装置安装器件
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上
C.用天平测出重锤的质量
D.先释放悬挂纸带的夹子,然后接通电源打出一条纸带
E.测量纸带上某些点间的距离
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
Ⅰ、其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是
BCD
BCD
.(将其选项对应的字母填在横线处)
Ⅱ、在实验中,质量m为1.0kg的重物自由下落,带动纸带打出一系列的点,如图2所示.相邻计数点间的时间间隔为0.02s,距离单位为cm.
(1)纸带的
端与重物相连;
(2)打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=
0.98
0.98
m/s;(结果保留两位有效数字)
(3)某同学从起点O到打下计数点B的过程中,计算出物体的动能增加量△EK=0.48J,势能减少量△EP=0.49J(g=9.8m/s2),该同学的计算方法和过程并没有错误,却出现了△EK<△EP的结果,试问这一结果是否合理?答:
合理
合理

(4)另一名同学用vB2=2ghOB计算出B的动能EK=0.49J,恰好与势能减少量△EP相等,于是该同学得出结论“重物下落过程中机械能守恒”,试问该同学的做法是否合理?答:
不合理
不合理

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用如图1实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.下图给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图2所示.已知m1=80g、m2=120g,则(g取9.8m/s2,所有结果均保留三位有效数字)
(1)在纸带上打下记数点6时的速度v=
1.15
1.15
m/s;
(2)在打点0~6过程中系统动能的增量△EK=
0.132
0.132
J,系统重力势能的减少量△EP=
0.135
0.135
J;
(3)若某同学作出
12
v2-h图象如图3(v、h分别是纸带上某点对应的速度和上升高度),则当地的实际重力加速度为
9.70
9.70
m/s2

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用如图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,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量、分析,即可验证机械能守恒定律.
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“直流”上;
C.先释放纸带,再接通电源打出一条纸带;
D.测量纸带上某些点间的距离;
E.根据测量的结果,分别计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能.
其中操作不当的步骤是:
 
(填选项对应的字母)
(2)正确操作后打出的纸带如图所示,根据打出的纸带,选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E,测出AC的距离为s1,CE的距离为s2,打点的频率为f,根据这些条件,计算打C点时重锤下落的速率vc=
 

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(3)实验中发现,重锤减小的重力势能大于重锤动能的增量,其主要原因是在重锤下落的过程中存在阻力作用(设阻力恒定),可以通过该实验装置测阻力的大小.若已知当地重力加速度为g,重锤的质量为m.试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落过程中受到的阻力大小F=
 

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用如图1所示实验装置验证机械能守恒定律.水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨,导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为m,遮光片两条竖边与导轨垂直;导轨上B点处有一光电门,测得遮光片经过光电门时的挡光时间为t,用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A、B两点间的距离.将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,用g表示重力加速度.完成下列填空和作图:

(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片组成的系统重力势能的减小量表示为△EP=
mghs
d
mghs
d
.动能的增加量表示为△Ek=
mb2
2t2
mb2
2t2
.在滑块运动过程中若机械能守恒,则与s的关系式为=
1
t2
=
ghs
b2d
1
t2
=
ghs
b2d

(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
1 2 3 4 5
s/m 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40
t/ms 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43
/104s-2 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39
以s为横坐标,为纵坐标,在如图2的坐标纸中已经描出2、3、4数据点;请描出第1和第5个数据点,并根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率:k=
2.40
2.40
×104m-1?s-2(保留3位有效数字).实验中,除了必须测量g、d和h的数值外,还应测量
遮光片的宽度b
遮光片的宽度b
的数值,并用上述测量量表达k0=
gh
b2d
gh
b2d
,计算出k0的值,然后将k和k0进行比较,若其差值在实验误差允许的范围内,则可认为此实验验证了机械能守恒定律.

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用如图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,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过电磁打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将电磁打点计时器接到电源的交流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.先释放悬挂纸带的夹子,后接通电源开关打出-条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
指出其中没有必要或不恰当的操作步骤是:(将其选项对应的字母填写在空行内)没有必要的操作步骤是:
C
C
不恰当的操作步骤是:
D
D

(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.如图所示,根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测量出A点距起始点O距离为S0,点A、C间的距离为S1,点C、E间的距离为S2,使用交流电的频率为f,则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为:a=
(S2-S1)f2
4
(S2-S1)f2
4

(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能,其原因主要是重锤下落过程中存在着阻力的作用.可以通过该实验装置测定该阻力的大小,若已知当地的重力加速度值是g,还需要测量的物理量是:
M
M
试用这些数据和纸带上的测量数据表示出重锤下落的过程中受到的平均阻力大小F为:F=
mg-m
(S2-S1)f2
4
mg-m
(S2-S1)f2
4

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