Question

1．在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，

（1）下列器材中不必要的一项是C （只需填字母代号）．
A．重物
B．纸带
C．天平
D．低压交流电源
E．毫米刻度尺
（2）关于本实验说法正确的一项是B
A．打点计时器应接直流电源
B．测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度
C．应先释放纸带，后接通电源打点
D．需使用秒表测出重物下落的时间
（3）在实验中，质量m=1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s．那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量△Ep=2.28J，此过程中物体动能的增加量△Ek=2.26J．（取g=9.8m/s²，保留三位有效数字）
（4）通过计算，数值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），最后得出实验的结论是在误差允许的范围内，物体的机械能守恒．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定不需要的器材．
（2）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤．
（3）根据下降的高度求出重力势能的减小量，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点的速度，从而得出动能的增加量．
（4）通过比较重力势能的减小量和动能增加量之间的关系得出实验的结论．

解答 解：（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，两边都有质量，可以约去，所以不需要用天平测量质量，所以不必要的器材是天平．故选：C．
（2）A、打点计时器应接交流电源，故A错误．
B、测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度，故B正确．
C、实验时应先接通电源，再释放纸带，故C错误．
D、下落的时间可以通过打点计时器直接得出，不需要秒表，故D错误．
故选：B．
（3）从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量△Ep=mgh=1×9.8×0.2325J≈2.28J．B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.3250-0.1550}{2×0.04}m/s$=2.125m/s，则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×2.12{5}^{2}$J≈2.26J．
（4）通过计算，数值上△E_p＞△E_k，实验的结论是在误差允许的范围内，物体的机械能守恒．
故答案为：（1）C，（2）B，（3）2.28，2.26，（4）＞，在误差允许的范围内，物体的机械能守恒．

点评 解决本题的关键知道实验的原理，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．