Question

【题目】某兴趣小组利用自由落体运动来验证机械能守恒定律．

(1)在本实验中需要测量的物理量有 （______）

A．重物的质量 B．重力加速度

C．重物下落的高度 D．与重物下落高度所对应的瞬时速度

(2)下列器材中，实验中必须用到的有 （______）

A．打点计时器 B．重物 　C．天平　D．毫米刻度尺　E．停表　

F．小车 G．交流电源

(3)请完成以下实验操作步骤：

A．准备实验器材；

B．将打点计时器竖直固定在铁架台上：

C．将重物连接在纸带上并穿过打点计时器；

D．接通电源，释放纸带；

E．取下纸带，重复上述实验多次；

F．____________________．

(4)下图是实验中打出的某条点迹清晰的纸带．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地的重力加速度g取9.80 m／s2，重物的质量为1.00kg．重物运动到B点的动能是___J，重物运动到E点的动能是___J，重物由B点运动到E点的过程中，重物的重力势能减少了

____J．(均保留3位有效数字)

Answer 1

【答案】C ABDG 拆除装置,整理器材 2.47 3.94 1.48

【解析】

（1）根据需要验证机械能守恒定律的表达式mgh=mv2，可知需要直接测量重锤运动的距离。
（2、3）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项。
（4）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B、E点的瞬时速度，根据B、E点的速度求出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量。

（1）实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，所以不需要测量重物的质量，故A错误。重力加速度是已知的，不需要测量，故B错误。重物下落的高度需要测量，故C正确。瞬时速度是根据纸带上的数据计算得出的，不是直接测量的，故D错误。故选C。
（2）验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，mgh= mv2，质量可以约去，实验不需要天平，瞬时速度可以通过打点计时器纸带进行处理计算得出，不需要秒表，打点计时器需要交流电源，还要刻度尺测量长度，所以必须的物理量为ABDG。故选ABDG.
（3）根据实验操作步骤，还差拆除装置，整理器材；
（4）B点的瞬时速度为：，
同理有：，
则动能的增加量为：△EkB=mvB2=×1×2.22252J=2.47J；

△EkE=mvE2=×1×2.87052J=3.94J。
重物由B点运动到E点，重力势能减少了：△Ep=mgh=1×9.8×（19.34-4.25）×10-2J=1.48J