题目内容

7．小明在实验室中用打点计时器验证机械能守恒定律，其实验装置如图甲所示，为了完成实验，下列器材中必备的是BD
A．直流电源  B．交流电源  C．秒表  D．刻度尺
（2）实验中由于纸带和打点计时器之间有摩擦，小明计算后发现重物动能的增加量总是小于（选填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减小量．
（3）小明为解决上述问题，在实验室拍摄了一个铁球做自由落体运动的完整频闪照片，如图乙所示，已知闪光灯每秒闪n次，当地重力加速度为g，则用这个实验验证机械能守恒的表达式mgh2=$\frac{m{n}^{2}（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8}$．（用n、g、h1、h2、h3表示）

分析 （1）根据实验需要测量的物理量确定所需的器材．
（2）从能量角度分析答题．
（3）应用匀变速直线运动的推论求出铁球的速度，然后应用机械能守恒定律求出表达式．

解答 解：（1）在验证机械能守恒定律的实验中，需验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，因为动能和重力势能都含有质量，所以物体的质量可以不测，不需要天平，打点计时器可以测量时间，不需要秒表，在实验中需要测量速度和下落的距离，所以需要刻度尺，故选BD；
（2）由于纸带和打点计时器之间有摩擦，运动过程要克服阻力做功，部分机械能转化为内能，重物的动能小于重力势能的减少量，因此重物动能的增加量总是小于重力势能的减小量．
（3）闪光灯周期：T=$\frac{1}{n}$s，小球下降h2时的速度：v=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$=$\frac{n（{h}_{3}-{h}_{1}）}{2}$，
由机械能守恒定律得：mgh2=$\frac{1}{2}$mv2，即：mgh2=$\frac{m{n}^{2}（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8}$；
故答案为：（1）BD；（2）小于；（3）mgh2=$\frac{m{n}^{2}（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8}$．

点评 本题考查了实验器材、实验数据分析、求机械能守恒的表达式，知道实验原理、应用匀变速直线运动的推论、机械能守恒定律可以解题．

练习册系列答案
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实验次数123456
R/Ω01000.02000.03000.04000.05000.0
U/V2.892.171.741.451.241.09
$\frac{1}{U}$/V-10.350.460.570.690.810.92
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C．为使嫦娥三号飞船靠近月球，在地面发射的速度必须大于16.7km/s
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（b）每次释放小球的位置可以不同
（c）每次必须由静止释放小球
（d）记录小球位置用的木条（或凹槽）每次不必等距离下降
（e）小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
（f）将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
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①若以拍摄的第一点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向，则没有被拍摄到的小球位置坐标为（30cm，30cm）．
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