Question

1．某实验小组用“落体法”验证机械能守恒定律，在用正确的方法进行实验后：
（1）有关该实验的注意事项及结论，下列说法正确的是ABD
A．打点计时器安装时，必须使纸带跟两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力
B．实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重锤下落
C．由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是重力势能的减少量小于动能的增加量
D．为了增加实验的可靠性，可以重复多次实验
（2）若实验中所用重物的质量m=1kg，打点纸带如图甲所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重物的速度v_B=0.59，重物动能E_kB=0.174．从开始下落到至B点，重物的重力势能减少量是0.172，因此可得出的结论是在误差允许范围内，重物下落过程机械能守恒．

（3）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以v22为纵轴，以h为横轴画出的图线应是如图乙中的C．

Answer 1

分析 （1）实验时应竖直固定打点计时器，应先接通电源后释放纸带，根据实验注意事项分析答题．
（2）应用匀变速直线运动的推论求出瞬时速度，然后求出重力势能的减少量与动能的增加量．
（3）求出图象的函数表达式，然后分析图示图象答题．

解答 解：（1）A、打点计时器安装时，必须使纸带跟两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力，故A正确；
B、为充分利用纸带，实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重锤下落，故B正确；
C、由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是重力势能的减少量大于动能的增加量，故C错误；
D、为得出普遍结论，为了增加实验的可靠性，可以重复多次实验，故D正确；
故选：ABD．
（2）重物的速度v_B=$\frac{AC}{2T}$=$\frac{0.0314-0.0078}{2×0.02}$=0.59m/s；
重物动能E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×5.9²≈0.174J．
从开始下落到至B点，重物的重力势能减少量：E_PB=mgh=1×9.8×0.0176≈0.172J，
由此可知，在误差允许范围内，重物重力势能的减少量等于动能的增加量，即：在误差允许范围内，重物下落过程机械能守恒．
（3）由机械能守恒定律得：$\frac{1}{2}$mv²=mgh，则：v²=2gh，v²与成正比，v²-h应该是过原点的直线，故选C；
故答案为：（1）ABD；（2）0.59；0.174；0.172；在误差允许范围内，重物下落过程机械能守恒；（3）C．

点评 本题考查了实验注意事项与实验数据处理，掌握匀变速直线运动的推论与实验注意事项即可解题，平时要注意基础知识的学习与掌握．