题目内容
20．如图1为利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验装置．
（1）在实验中，需直接测量的物理量是重锤下落的高度h，间接测量的物理量是重锤运动的速度v．
（2）在实验中，打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.80m/s2．实验选用重锤质量为m=1kg，从所打纸带中选择一条合适的纸带，如果确定O点是重锤开始下落的第1点，则此纸带第1、2点间的距离应接近2mm．
（3）实验中重物增加的动能往往小于（填“大于”、“等于”或“小于”）它所减少的势能，产生这种情况的主要原因是存在摩擦阻力．
（4）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，则以h为横轴，$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，画出的图象应是图2中的哪个C．
分析 验证机械能守恒定律，在实验中验证重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，结合原理确定直接测量的物理量和间接测量的物理量．
由于存在阻力，重力势能的减小量转化为动能的增加量和内能，所以重力势能的减小量略大于动能的增加量．
由于要验证mgh=$\frac{1}{2}$mv2，故$\frac{1}{2}$v2=gh，图象为倾斜的直线．
解答 解：（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，直接测量的有：用刻度尺测量重锤下落的高度h，通过计算间接测量得到的有与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度v．
（2）根据h=$\frac{1}{2}$gt2=$\frac{1}{2}×9.8{×（0.02）}^{2}$≈2mm，可知，纸带上的第1、2点距离应接近2mm．
（3）由于下落的过程中，存在摩擦阻力，往往会导至增加的动能小于减小的势能．
（4）该实验原理为验证$\frac{1}{2}$mv2=mgh，即验证$\frac{1}{2}$v2=gh，以$\frac{1}{2}$v2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是直线；
故选：C
故答案为：（1）重锤下落的高度h、重锤运动的速度v；
（2）2 mm；
（3）小于、存在摩擦阻力；
（4）C．
点评 本题主要考查了“验证机械能守恒定律”的实验的原理，要求同学们了解其实验仪器及实验过程，实验原理是实验的核心，根据原理作图象、分析误差、选择器材、安排实验步骤等等．图象往往从数学角度理解物理意义．
练习册系列答案
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