Question

【題目】如圖甲所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可驗證機械能守恒定律。

（1）已準備的器材有打點計時器（帶導線）、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需的器材是__________。

A．直流電源、天平及砝碼 B．直流電源、刻度尺

C．交流電源、天平及砝碼 D．交流電源、刻度尺

（2）實驗中需要測量重物由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度和下落高度，某同學對實驗得到的紙帶設計了以下四種測量方案，這些方案中合理的是__________。

A．用刻度尺測出重物下落的高度，由打點間隔數算出下落時間，通過計算出瞬時速度

B．用刻度尺測出重物下落的高度，并通過計算出瞬時速度

C．根據做勻變速直線運動時，紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度，并通過計算得出高度

D．用刻度尺測出重物下落的高度，根據做勻變速直線運動時，紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度

（3）安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作，從打出的紙帶中選出一條符合要求的紙帶，如圖乙所示。圖乙中點為打點起始點，且速度為零。選取紙帶上打出的連續點、、、…、作為計數點，測出其中、、點距起始點的距離分別為、、。已知重物質量為，重力加速度為，打點計時器打點周期為。為了驗證此實驗過程中機械能是否守恒，需要計算出從打下點到打下點的過程中，重物重力勢能的減少量__________，動能的增加量__________（用題中所給字母表示）。

（4）實驗結果往往是重力勢能的減少量略大于動能的增加量，關于這個誤差下列說法正確的是__________。

A．該誤差屬于偶然誤差

B．該誤差屬于系統誤差

C．可以通過多次測量取平均值的方法來減小該誤差

D．可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差

（5）某同學在實驗中發現重物增加的動能略小于重物減少的重力勢能，于是深入研究阻力對本實驗的影響。他測出各計數點到起始點的距離并計算出各計數點的速度，用實驗測得的數據繪制出圖線，如圖丙所示。圖線是一條直線，此直線斜率的物理含義是____________________。已知當地的重力加速度，由圖線求得重物下落時受到阻力與重物所受重力的百分比為__________（結果保留2位有效數字）。

Answer 1

【答案】D D BD 重物下落時加速度的2倍 1.5（1.0~3.0）

【解析】

（1）[1]打點計時器的工作電源是交流電源，在實驗中需用刻度尺測量紙帶上點與點間的距離，從而可知道重物下降的距離，通過紙帶上兩點的距離可求出平均速度，從而可知瞬時速度。重物的質量可以不測，故D符合題意，ABC不符合題意。

故選D。

（2）[2]ABC．不能用或來求速度，不能用求高度，否則默認了機械能守恒，失去驗證的意義，故ABC不合理；

D．實驗中應該用刻度尺測出物體下落的高度h，根據做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，故D合理。

故選D。

（3）[3]從打下點到打下點的過程中重物重力勢能的減少量

[4]根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，則點的瞬時速度

則動能的增加量為

（4）[5]實驗結果往往是重力勢能的減少量略大于動能的增加量，這個誤差是系統誤差，無法避免，可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差，故BD正確，AC錯誤。

故選BD。

（5）[6]根據

得

可知圖線的斜率等于，即重物下落加速度的2倍；

[7]重物下落受阻力時，根據牛頓第二定律有

得

由題圖像可知斜率，得