探究动能定理和验证机械能守恒定律
1.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
（1）你认为还需要的实验器材有 ．
（2）实验时为了保证滑块受到的合力 与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是 ，实验时首先要做的步骤是 ．
（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1< v2）．则本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示）．
（4）如果实验时所用滑块质量为M，沙及沙桶总质量为m，让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1< v2）．要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，则最终需验证的数学表达式为 （用题中的字母表示）。
2.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。
（1）实验主要步骤如下：
①测量________和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；
②将小车停在C点，__________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。
③在小车中增加砝码，或_______________，重复②的操作。
（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量m之和，|v22－v21| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所作的功。表格中△E3=__________，W3=________.(结果保留三位有效数字) （3）根据表1，请在图中的方格纸上作出△E-W图线。
表1 数据记录表 次数 1 2 3 4 5
M/kg 0.500 0.500 0.500 1.000 1.000
|v22－v21| /(m/s)2 0.760 1.65 2.40 2.40 2.84
△E/J 0.190 0.413 △E3 1.20 1.42
F/N 0.400 0.840 1.220 2.420 2.860
W/J 0.200 0.420 W3 1.21 1.43
3. 用如图34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、将打点计时器接到电源的交流输出端上；
C先接通电源开关再释放悬挂纸带的夹子打出一条纸带； D、测量打出的纸带上某些点之间的距离；
E、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。
①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35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=
②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公认的较准确的值是g，还需要测量的物理量是： 。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= 。
4. 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00㎏的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点(速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图，经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50cm、86.00cm、130.50cm 。 已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g=9. 80m/s2 .
根据以上数据，可计算出打B点时的速度= m/s;重物由O点运动到B点，重力势能减少
了 J,动能增加了 J.根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为
,物体在从A到B下落的过程中所受到的平均阻力为 N（计算结果都要保留3
位有效数字），该阻力的来源主要有：
（1） ;(2)
.
5. 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么：
（1）根据图上所得的数据，应取图中O点到______点来验证机械能守恒定律； （2）从O点到（1）问中所取的点，重物重力势能的减少量△Ep=______J，动能增加量△Ek=______J（结果取三位有效数字）；
（3）若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以 v 2
为纵轴，以h为横轴画出的图象是图中的______．
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（4）实验中对于使用打点计时器，下面说法正确的是：______ A．应先释放纸带后接通电源 B．应先接通电源后释放纸带
C．打点计时器使用的电源为直流电源 D．打点计时器使用的电源为交流电源．