Question

1．在利用自由落體“驗證機械能守恒定律”的實驗中，

（1）下列器材中不必要的一項是C （只需填字母代號）．
A．重物
B．紙帶
C．天平
D．低壓交流電源
E．毫米刻度尺
（2）關于本實驗說法正確的一項是B
A．打點計時器應接直流電源
B．測出紙帶上兩點跡間的距離，可知重物相應的下落高度
C．應先釋放紙帶，后接通電源打點
D．需使用秒表測出重物下落的時間
（3）在實驗中，質量m=1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數點間的時間間隔為0.04s．那么從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量△Ep=2.28J，此過程中物體動能的增加量△Ek=2.26J．（取g=9.8m/s²，保留三位有效數字）
（4）通過計算，數值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），最后得出實驗的結論是在誤差允許的范圍內，物體的機械能守恒．

Answer 1

分析 （1）根據實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定不需要的器材．
（2）根據實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟．
（3）根據下降的高度求出重力勢能的減小量，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B點的速度，從而得出動能的增加量．
（4）通過比較重力勢能的減小量和動能增加量之間的關系得出實驗的結論．

解答 解：（1）實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩邊都有質量，可以約去，所以不需要用天平測量質量，所以不必要的器材是天平．故選：C．
（2）A、打點計時器應接交流電源，故A錯誤．
B、測出紙帶上兩點跡間的距離，可知重物相應的下落高度，故B正確．
C、實驗時應先接通電源，再釋放紙帶，故C錯誤．
D、下落的時間可以通過打點計時器直接得出，不需要秒表，故D錯誤．
故選：B．
（3）從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量△Ep=mgh=1×9.8×0.2325J≈2.28J．B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.3250-0.1550}{2×0.04}m/s$=2.125m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×2.12{5}^{2}$J≈2.26J．
（4）通過計算，數值上△E_p＞△E_k，實驗的結論是在誤差允許的范圍內，物體的機械能守恒．
故答案為：（1）C，（2）B，（3）2.28，2.26，（4）＞，在誤差允許的范圍內，物體的機械能守恒．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據下降的高度求解重力勢能的減小量．