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实验:验证机械能守恒定律
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某同学想利用古代抛石机的模型验证系统机械能守恒定律,如图1所示,一轻杆可绕固定于水平地面的竖直支架上的转动轴O转动,轻杆左端固定一小球A,轻杆右端的勺形槽内放置另一
网友投稿 2022-11-10 00:00:00 零零社区
◎ 题目
某同学想利用古代抛石机的模型验证系统机
械能守恒定律,如图1所示,一轻杆可绕固定于水平地面的竖直支架上的转动轴O转动,轻杆左端固定一小球A,轻杆右端的勺形槽内放置另一小球B.当将轻杆由静止释放后,A球向下运动可带动轻杆逆时针转动,直到轻杆到达竖直位置时,B球被水平抛出.实验前已测得小球A、B的质量分别为m
A
、m
B
,A、B的球心离O的距离分别为L
A
、L
B
,转轴O离地面的高度为h
0
,已知重力加速度为g.
(1)该同学在某次实验时,将轻杆从水平位置无初速释放,则从释放到B球刚被抛出的过程中,系统势能的减少量为______;B球落地后,测得B球落地点与O点的水平距离为s,则由此可知,从释放到B球刚被抛出的过程中,系统动能的增加量为______.
(2)(多选题)为减小实验误差,可采取的措施有______
(A)尽量减小B球的质量 (B)选用硬度较高的轻杆
(C)尽量减小转轴O处的摩擦 (D)在同一高度多次释放A球的前提下,取B球的平均落点,然后测量s
(3)为进一步提高实验精度,也可多次改变A球释放的初始位置,如图2所示.测出A球离地高度h及对应的B球落地点与O点的水平距离s,然后根据测量数据作______图象,若得到一条过原点的直线,也可证明系统机械能守恒.
◎ 答案
(1)由题意可知,小球A下降,B球上升,则重力势能的差值,转化为两小球的动能,由于小球B在最高点做平抛运动,所以根据水平位移s,竖直高度h
0
+L
B
,
从而求出抛出速度为
v=
s
2(
h
0
+
L
B
)
g
,所以两小球的动能为:E
K
=
(
m
A
L
2A
L
2B
+
m
B
)
s
2
g
4(
h
0
+
L
B
)
.而两小球减小的重力势能为:E
P
=m
A
gL
A
-m
B
gL
B
(2)为减小实验误差,杆必须有硬度,否则会储存弹性势能,同时转轴尽量减小摩擦阻力,最后要确定B球的落点,因此多次释放,取平均值.
故选BCD.
(3)为进一步提高实验精度,也可多次改变A球释放的初始位置,测出A球离地高度h及对应的B球落地点与O点的水平距离s,
当根据数据作出(
(L
A
-
h
0
+h)---
s
2
),因为在改变h时,抛出水平距离也会发生变化,所以作出此图象若是过原点,则能验证机械能守恒.
故答案为:(1)m
A
gL
A
-m
B
gL
B
;
(
m
A
L
2A
L
2B
+
m
B
)
s
2
g
4(
h
0
+
L
B
)
(2)BCD(3)
(L
A
-
h
0
+h)---
s
2
.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“某同学想利用古代抛石机的模型验证系统机械能守恒定律,如图1所示,一轻杆可绕固定于水平地面的竖直支架上的转动轴O转动,轻杆左端固定一小球A,轻杆右端的勺形槽内放置另一…”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/202211/371179.html
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