Question

某同学安装如图甲的实验装置，验证机械能守恒定律．

（1）此实验中，应当是让重物做

自由落体

运动，

不需要

（填“需要”或“不需要”）测出重物的质量；
（2）打点计时器所用交流电的频率为50Hz，该同学选取如图乙所示的一段纸带，对BD段进行研究．
求得B点对应的速度v_B=

0.19

m/s（保留两位有效数字），若再求得D点对应的速度为V_D，测出重物下落的高度为h_BD，则还应计算

1

2

(vD2-vB2)

与

gh_BD

大小是否相等（填字母表达式）；
（3）但该同学在上述实验过程中存在明显的问题．安装实验装置时存在的问题是

重物会落在桌面上

；研究纸带时存在的问题是

B、D两点间时间间隔过短

，实验误差可能较大．

Answer 1

分析：让重物做自由落体运动，探究重力势能的减小量与动能增加量的关系，实验时需要验证

1

2

mv²-

1

2

mv′²=mgh，则

1

2

v²-

1

2

v′²=gh，因此实验过程中不需要测量物体的质量；由匀变速运动特点可以求出物体的瞬时速度；为减小实验误差，应让物体运动的时间长，位移大一些．

解答：解：（1）由实验原理知，应让重物在松开手后做自由落体运动；
根据机械能守恒，mg△h=

1

2

m（v₂²-v₁²），整理后，得g△h=

1

2

（v₂²-v₁²），所以，不需要测量质量．
（2）B点速度等于AC段的平均速度，故：V_B=

AC

0.04s

=0.19m/s；
根据原理知，还用计算

1

2

(vD2-vB2)与gh_BD，看两者大小是否相等；
（3）重物距离桌面太近，会落到桌面上；
B、D间时间间隔太短，计算误差较大．
故答案为：（1）自由落体；不需要； （2）0.19；

1

2

(vD2-vB2)；gh_BD； （3）重物会落在桌面上（或“纸带打点过短”等与此类似的答案）；B、D两点间时间间隔过短．

点评：本题关键是明确实验原理，知道误差来源和减小误差的方法，要明确质量可以测量，但不必须，不难．