Question

在用重物和打點計時器“驗證機械能守恒定律”的實驗中：
（1）實驗的研究對象是

B

．A．紙帶    B．重物    C．打點計時器
（2）供選擇的重物有以下四個，應選擇

B

．
A．質量為20g的砝碼    B．質量為200g的鉤碼    C．質量為10g的塑料球
（3）在選定的紙帶上依次取計數點，如圖所示，紙帶上所打的點記錄了質量為m的物體在不同時刻的位置，那么紙帶左右兩端的

左

端與重物相連．設打點計時器的打點周期為T，且O為打下的第一個點，以O為參考點，當打底“3”點時物體的機械能表達式為

m(S4-S2)2

8T2

-mgS₃

．

Answer 1

分析：（1）此實驗的研究對象是重物．
（2）根據機械能守恒的條件：只有重力做功，應盡量減小阻力的影響，重物的重力應較重，體積較小．
（3）根據重物速度越來越快，相等時間內的位移越來越大，確定紙帶的哪一端與重物相連．根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出點3的瞬時速度，從而求出點3的動能表達式，即可得到機械能的表達式．

解答：解：（1）本實驗的研究對象是重物，不是紙帶和打點計時器．故選：B
（2）為減小空氣阻力對重物運動的影響，重物的重力應較大，體積較小，故選：B．
（3）重物自由下落，做加速運動，速度越來越快，則相等時間內的位移越來越大，可知紙帶的左端與重物相連．
點3的瞬時速度等于2、4之間的平均速度，點3的瞬時速度為：v₃=

S4-S2

2T

．
則打點“3”時物體的動能表達式為：E_k3=

1

2

m

v

2 3

=

m(S4-S2)2

8T2

．
以O為參考點，打點“3”時物體的重力勢能機械能表達式為：E_p=-mgS₃，則打點“3”時物體的機械能表達式為：E₃=E_k3+E_p=

m(S4-S2)2

8T2

-mgS₃．
故答案為：（1）B；（2）B；（3）左，

m(S4-S2)2

8T2

-mgS₃．

點評：解決本題的關鍵要掌握驗證性實驗必須控制的條件、器材的選擇方法和紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度．要注意，以O為參考點，當打“3”點時物體的重力勢能是負值．