Question

12．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．50Hz低壓交流電源   
E．毫米刻度尺
（2）關于本實驗的誤差，下列說法正確的是BD
A．必須選擇質量較小的重物，以便減小誤差
B．必須選擇點跡清晰且第1、2兩點間距約為2mm的紙帶，以便減小誤差
C．必須先松開紙帶后接通電源，以便減小誤差
 D．本實驗應選用密度大體積小的重物，以便減小誤差
（3）在該實驗中，質量m=lkg的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖所示．O是重錘剛下落時打下的點，相鄰記數點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g=9.8m/s²．則從點O到打下記數點B的過程中，物體重力勢能的減小量△E_P=0.476J，動能的增加量△E_K=0.473J（兩空均保留3位有效數字）．由此你得到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，從而確定不需要的物理器材．
（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．

解答 解：（1）實驗中需驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質量，可以約去，所以不需要用天平測量質量，故不需要的器材是天平．故選：C．
（2）A、為了減小阻力的影響，重物應選擇質量大一些，體積小一些的，故A錯誤，D正確．
B、實驗中必須選擇點跡清晰且第1、2兩點間距約為2mm的紙帶，以便減小誤差，故B正確．
C、實驗中應先接通電源，再釋放紙帶，故C錯誤．
故選：BD．
（3）從點O到打下記數點B的過程中，物體重力勢能的減小量△E_P=mgh=1×9.8×4.86×10^-2J≈0.476J，
B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.02-3.13）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=0.9725m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.972{5}^{2}$≈0.473J．
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）BD，（3）0.476，0.473，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和注意事項，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．