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如圖所示,利用古代拋石機的模型驗證機械能守恒定律.圖中O為固定于水平地面的支架與輕桿間的轉軸;A為固定于桿端,質量為m1的球;B球質量為m2,放在輕桿另一端勺形槽內.
(1)為了達到實驗目的,實驗中除了要測定mA,mB,A、B的球心離O的距離LA,LB以外,還需要測量
BCD
BCD

A.A球從釋放運動到最低點的時間t
B.O離地面的高度h
C.B球落地點與O的水平距離S
D.釋放輕桿時A球的高度h
(2)為使實驗誤差盡量小,可采取的措施有
BCD
BCD

A.B球的質量盡可能要小
B.桿的硬度盡量的高
C.支架處地面與B球落地處地面要在同一水平面上
D.在同一高度多次釋放A球的前提下,取B球的平均落點
(3)某次操作是將輕桿從水平狀態(tài)無初速釋放的,試用上面測量的物理量寫出系統勢能的減少量為
mALAg-mBLBg
mALAg-mBLBg
,動能的增加量為
s2g
4(h+LB)
(
mALA2
LB2
+mB)
s2g
4(h+LB)
(
mALA2
LB2
+mB)
,正常情況下會出現前者
大于
大于
后者(填“大于”,“小于”)
分析:通過兩小球的重力勢能的減小轉化兩小球的動能,若減小量等于增加量,則能驗證機械能守恒.小球的速度借助于平拋運動的規(guī)律,結合平拋運動的高度和水平位移測出.
解答:解:(1)為了驗證系統機械能守恒,需測量系統重力勢能的減小量和系統動能的增加量.系統重力勢能的減小量為mALAg-mBLBg,系統動能的增加量需要測量B球的速度,所以需要測量O離地面的高度h,B球落地點與O的水平距離S,釋放輕桿時A球的高度h.故選BCD.
(2)為減小實驗誤差,桿必須有硬度,否則會儲存彈性勢能,同時轉軸盡量減小摩擦阻力,最后要確定B球的落點,因此多次釋放,取平均值.
故選BCD.
(3)將輕桿從水平狀態(tài)無初速釋放,系統重力勢能的減小量為mALAg-mBLBg,
B球的速度vB=
s
t
=
s
2(h+LB)
g
=s
g
2(h+LB)
,
因為A、B的角速度相等,則
vB
LB
=
vA
LA

系統動能的增加量Ek=
1
2
mAvA2+
1
2
mBvB2
=
s2g
4(h+LB)
(
mALA2
LB2
+mB)

由于存在阻力等影響,所以系統重力勢能的減小量大于系統動能的增加量.
故答案為:(1)BCD     (2)BCD
(3)mALAg-mBLBg
s2g
4(h+LB)
(
mALA2
LB2
+mB)

大于
點評:考查如何驗證機械能守恒定律,通過實驗的設計,運用重力勢能的減小來轉化為動能來驗證.注意平拋運動的初速度的確定,及兩小球的速度不同.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

科技活動小組成員利用暑假進行社會實踐活動時,發(fā)現可以利用古代拋石機的模型驗證系統機械能守恒定律,如圖所示,一輕桿可繞固定于水平地面的豎直支架上的轉動軸O轉動,輕桿左端固定一小球A,輕桿右端的勺形槽內放置另一小球B.當將輕桿由圖示位置靜止釋放后,A球向下運動可帶動輕桿逆時針轉動,直到輕桿到達豎直位置時,B球被水平拋出.要驗證機械能守恒,首先要測得小球A、B的質量分別為mA、mB,以及A、B的球心離O的距離分別為LA、LB,除此之外還需要測量的物理量有( 。

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科目:高中物理 來源:上海市徐匯區(qū)2010屆高三第二次模擬考試物理試題 題型:058

某同學想利用古代拋石機的模型驗證系統機械能守恒定律,如圖所示,一輕桿可繞固定于水平地面的豎直支架上的轉動軸O轉動,輕桿左端固定一小球A,輕桿右端的勺形槽內放置另一小球B.當將輕桿由靜止釋放后,A球向下運動可帶動輕桿逆時針轉動,直到輕桿到達豎直位置時,B球被水平拋出.實驗前已測得小球A、B的質量分別為mAmB,A、B的球心離O的距離分別為LA、LB,轉軸O離地面的高度為h0,已知重力加速度為g

(1)

該同學在某次實驗時,將輕桿從水平位置無初速釋放,則從釋放到B球剛被拋出的過程中,系統勢能的減少量為________;B球落地后,測得B球落地點與O點的水平距離為s,則由此可知,從釋放到B球剛被拋出的過程中,系統動能的增加量為________

(2)

為減小實驗誤差,可采取的措施有

A.

盡量減小B球的質量

B.

選用硬度較高的輕桿

C.

盡量減小轉軸O處的摩擦

D.

在同一高度多次釋放A球的前提下,取B球的平均落點,然后測量s

(3)

為進一步提高實驗精度,也可多次改變A球釋放的初始位置,如圖所示.測出A球離地高度h及對應的B球落地點與O點的水平距離s,然后根據測量數據作________圖像,若得到一條過原點的直線,也可證明系統機械能守恒.

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科目:高中物理 來源:2012-2013學年浙江省杭州二中高一下學期期中考試物理理科試卷(帶解析) 題型:實驗題

科技活動小組成員利用暑假進行社會實踐活動時,發(fā)現可以利用古代拋石機的模型來驗證機械能守恒定律,其原理如圖所示.圖中O為轉軸,A球固定于桿上且質量為mA,B球放在勺形槽內且質量為mB.由靜止釋放輕桿后,可以逆時針轉動,輕桿轉到豎直位置時,B球被水平拋出.

(1)要驗證機械能守恒定律,首先需要測量mA、mB及兩球距O點的距離LA、LB,除此之外還需要測量的物理量有________.
A.A球從釋放運動到最低點的時間t
B.O離地面的高度h
C.B球落地點與O的水平距離x
D.釋放輕桿時A球的高度h0
(2)下列減小實驗誤差的措施中,可行的有________.
A.開始釋放時,讓輕桿水平
B.支架處地面與B球落地處地面要在同一水平面上
C.桿的硬度盡量高
D.在同一高度多次釋放A球的前提下,取B球的平均落點,然后測量x
E.盡量減小轉軸O處的摩擦力
F.盡量減小B球的質量
(3)在輕桿從水平狀態(tài)無初速釋放的前提下,結合上述測定的物理量,可求系統重力勢能減少量為________,動能增加量為________,正常情況下會出現前者________(填“大于”或“小于”)后者.

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科目:高中物理 來源:2015屆浙江省高一下學期期中考試物理理科試卷(解析版) 題型:實驗題

科技活動小組成員利用暑假進行社會實踐活動時,發(fā)現可以利用古代拋石機的模型來驗證機械能守恒定律,其原理如圖所示.圖中O為轉軸,A球固定于桿上且質量為mA,B球放在勺形槽內且質量為mB.由靜止釋放輕桿后,可以逆時針轉動,輕桿轉到豎直位置時,B球被水平拋出.

(1)要驗證機械能守恒定律,首先需要測量mA、mB及兩球距O點的距離LA、LB,除此之外還需要測量的物理量有________.

A.A球從釋放運動到最低點的時間t

B.O離地面的高度h

C.B球落地點與O的水平距離x

D.釋放輕桿時A球的高度h0

(2)下列減小實驗誤差的措施中,可行的有________.

A.開始釋放時,讓輕桿水平

B.支架處地面與B球落地處地面要在同一水平面上

C.桿的硬度盡量高

D.在同一高度多次釋放A球的前提下,取B球的平均落點,然后測量x

E.盡量減小轉軸O處的摩擦力

F.盡量減小B球的質量

(3)在輕桿從水平狀態(tài)無初速釋放的前提下,結合上述測定的物理量,可求系統重力勢能減少量為________,動能增加量為________,正常情況下會出現前者________(填“大于”或“小于”)后者.

 

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科目:高中物理 來源: 題型:

(7分)某同學想利用古代拋石機的模型驗證系統機械能守恒定律,如圖所示,一輕桿可繞固定于水平地面的豎直支架上的轉動軸O轉動,輕桿左端固定一小球A,輕桿右端的勺形槽內放置另一小球B。當將輕桿由靜止釋放后,A球向下運動可帶動輕桿逆時針轉動,直到輕桿到達豎直位置時,B球被水平拋出。實驗前已測得小球A、B的質量分別為mA、mB,A、B的球心離O的距離分別為LA、LB,轉軸O離地面的高度為h0,已知重力加速度為g

(1)該同學在某次實驗時,將輕桿從水平位置無初速釋放,則從釋放到B球剛被拋出的過程中,系統勢能的減少量為          ;B球落地后,測得B球落地點與O點的水平距離為s,則由此可知,從釋放到B球剛被拋出的過程中,系統動能的增加量為            。

(2)(多選題)為減小實驗誤差,可采取的措施有(  。

(A)盡量減小B球的質量

(B)選用硬度較高的輕桿

(C)盡量減小轉軸O處的摩擦

(D)在同一高度多次釋放A球的前提下,取B球的平均落點,然后測量s

(3)為進一步提高實驗精度,也可多次改變A球釋放的初始位置,如圖所示。測出A球離地高度h及對應的B球落地點與O點的水平距離s,然后根據測量數據作         圖像,若得到一條過原點的直線,也可證明系統機械能守恒。

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