题目内容

用重锤自由下落验证机械能守恒定律的实验
（1）本实验中，除铁架台、铁夹、学生电源、纸带和重物外，还需选用下述仪器中的哪几种？______
A．秒表  B．刻度尺  C．天平  D．打点计时器
（2）某同学在进行“验证机械能守恒定律”实验时，获得了数条纸带，则正确的是______
A．必须挑选第一、二两点间的距离接近2mm的纸带进行测量
B．在纸带上选取点迹清楚的、方便测量的某点作计数点的始点
C．用刻度尺量出各计数点到开始大的第一个点迹之间的距离，得出重物下落相应高度h1．h2．h3．…hn．
D．用公式vv=（hn+1-hn-1）/2T，计算出各计数点对应的重物的瞬时速度
（3）如图，是用自由落体验证机械能守恒定律实验中得到的一条纸带，我们选中第N点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算N点速度的方法，其中正确的是______
A．N点是第n个点，则vn=gnT
B．N点是第n个点，则vn=g（n-1）T
C．vn=（sn+sn+1）/2T
D．vn=（dn+1-dn-1）/2T
（4）在利用重锤自由落下，验证机械能守恒定律的实验中，在起始点初速度为零的纸带测量时，产生误差的主要原因是______
A．重锤下落的实际高度大于测量值
B．重锤下落的实际高度小于测量值
C．重锤实际末速度v大于gt（g为重力加速度，t为下落时间）
D．重锤实际末速度v小于gt．

【答案】分析：（1）根据验证机械能守恒定律的原理及实验方法可知需要的器材；
（2）选择纸带时要选择点迹清晰的，并非要求第一个点的速度为零；求某一点速度时利用匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求；
（3）该实验是验证机械能守恒定律的实验，不能把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证了，求速度时我们是利用匀变速直线运动的规律即匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度；
（4）验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦．
解答：解：（1）A、实验中由打点计时器测量时间，不再需要秒表，A错误；
B、在用自由落体“验证机械能守恒定律”时，我们是利用自由下落的物体带动纸带运动，通过打点计时器在纸带上打出的点求得动能及变化的势能，在求动能时需要测量两点间的长度求出平均速度，故需要用的刻度尺，B正确；
C、在数据处理中物体的质量可以消去，故不需要测物体的质量，故不用天平，C错误；
D、该实验是通过打点计时器在纸带上打出的点来研究物体动能和势能变化的，故D正确．
故选BD．
（2）A、所选纸带并非一定要求打第一个速度为零，即并非要求第一、二两点间的距离接近2mm，故A错误；
B、为了便于测量和减小误差，在纸带上选取点迹清楚的、方便测量的某点作计数点的始点，故B正确；
C、在测量时可以测量各个计数点之间的距离，也可以测量各个计数点与第一个点之间的距离，故C正确；
D、利用中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求某点的瞬时速度，故D正确．
故选BCD．
（3）该实验是验证机械能守恒定律的实验，不能把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证了，A、B都是利用了自由落体运动规律求速度的，故AB错误；
求速度时我们是利用匀变速直线运动的规律即匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，故CD正确．
故选CD．     
（4）验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦，故ABC错误，D正确．
故选D．
点评：解答实验问题的关键是正确理解实验原理和实验方法，正确利用所学物理规律解决实验问题．
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