第46讲实验：验证机械能守恒定律
[方法点拨] 要明确“谁”在“哪个过程”中机械能守恒，列出守恒方程，明确要测量的物理量．
1．(2018·湖北黄冈模拟)如图1甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验，有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H(H≫d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g.则：
图1
(1)如图乙所示，用20分度的游标卡尺测得小球的直径d＝________cm.
(2)多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图像如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：________________(用t0、H0、g、d表示，四个量均取国际单位)时，可判断小球下落过程中机械能守恒．
(3)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，增加下落高度后，则ΔEp－ΔEk将________(选填“增加”“减小”或“不变”)．
2．用如图2甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验时接通电源，质量为m2的重物从高处由静止释放，质量为m1的重物拖着纸带打出一系列的点，图乙是实验中打出的一条纸带，A是打下的第1个点，计数点E、F、G到A点距离分别为d1、d2、d3，每相邻两计数点的时间间隔为T，当地重力加速度为g.(以下所求物理量均用已知符号表示)
图2
(1)在打点A～F的过程中，系统动能的增加量ΔEk＝________________________________，系统重力势能的减少量ΔEp＝________________________，比较ΔEk、ΔEp大小即可验证机械能守恒定律．
(2)某同学根据纸带算出各计数点速度，并作出－d图像，如图丙所示，若图线的斜率k＝__________________，即可验证机械能守恒定律．
3．(2017·四川成都模拟)某小组同学用简易装置验证机械能守恒定律，他们找来一块平整且比较光滑的木板，从实验室借来打点计时器、刻度尺、小车和纸带．他们把木板搭在台阶上．如图3甲安装好实验器材，得到如图乙所示的一条纸带．
(1)在验证机械能是否守恒时，还需要测量台阶的高度h和台阶与地面间木板的长度L，已知纸带上相邻两计数点之间的时间间隔为T，纸带上所标数据为已知量，可知该组同学需要验证的机械能守恒的表达式为_____________________________________________(用题中所给物理量的字母表示)．
图3
(2)在该实验中下列说法正确的是________．
A．该实验中先接通电源，后释放小车
B．由于摩擦力对实验结果有影响，所以把木板搭在台阶上是为了平衡摩擦力
C．由于阻力的存在，该实验中小车增加的动能一定小于小车减少的重力势能
D．在该实验中还需要用天平测量小车的质量
4．某同学利用如图4甲所示装置来验证机械能守恒定律，器材为：铁架台，约50cm的不可伸长的细线，带孔的小铁球，光电门和计时器(可以记录挡光的时间)，量角器，刻度尺，游标卡尺．
实验前先查阅资料得到当地的重力加速度为g，再将细线穿过小铁球，悬挂在铁架台的横杆上，在小球轨迹的最低点安装好光电门，依次测量摆线的长度l，摆球的直径d，测量摆角θ，从静止开始释放小球，摆球通过光电门时记录时间t.
