Question

【题目】利用物体的自由落体运动做“验证机械能守恒定律”实验是实验室常用的实验方法，记录小球的自由落体运动通常有三种方法：①用打点计时器；②用光电门；③用频闪照相机。三种装置如图所示。打点计时器是大家所熟知的，光电门可记录小球通过光电门的时间，频闪照相在按下快门的同时切断电磁铁的电源让小球自由下落。

(1)关于上图这三种实验方法，下列说法正确的是________

A.方法①③需要测量的量和计算方法相同

B.方法②需要测量小球直径d

C.三种方法都需要测量下落重物的质量

D.方法③的系统误差最小

(2)下图是两位同学利用方法①实验操作时释放纸带瞬间的照片，你认为操作正确的是_______

(3)方法②中测得小球被电磁铁吸住的位置到光电门的距离为h，小球直径为d，通过光电门的时间为，重力加速度为g。当______≈______时，可认为小球下落过程中机械能守恒。

(4)方法③得到如下图所示频闪照片，测量结果已标注在图上，从小球由O点开始运动，到拍下D像， 小球重力势能的减少量______J，小球动能的增加量_______J。（取，小球质量为，频闪照相机每隔0.05s闪光一次，结果保留三位有效数字）

Answer 1

【答案】ABD B gh 1.92 1.92

【解析】

(1)[1] A．①③实验要确定出下落的高度与获得的速度，所用的方法都是留迹法，故A正确；

B．方法②要由求速度则需要测量小球直径d，故B正确；

C．三种方法验证机械能时动能和重力势能都含有质量m，则质量可以约掉，故三种方法都不需要测量下落重物的质量，故C错误；

D．方法①纸带与计时器有摩擦，方法②用平均速度测量速度有误差，方法③避免了①②两种情况，系统误差小，故D正确。

故选ABD。

(2)[2]A图中的重物离打点计时器太远，导致纸带有很长一截不能打点，故B图的操作是正确的，有效的利用了纸带打点。

(3)[3][4]方法②中，实验原理为验证重力势能的减少量等于动能的增加量，有

即验证机械能守恒定律需满足

(4)[5][6]方法③中，小球重力势能的减少量

△Ep=mgh=1×9.8×(11.02+8.57)×10-2J=1.92J

小球动能的增加量为