题目内容

6．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）关于本实验的误差，说法不正确的一项是A
A．选择质量较小的重物，有利于减小误差
B．选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差
C．先松开纸带后接通电源会造成较大的误差
D．本实验产生误差的主要原因是因为重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用
（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，由此可得到的结论是在实验误差允许的范围内，重物重力势能的减小量等于动能的增加量，重物下落过程中机械能守恒．（取g=9.8m/s2，保留三位有效数字）

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定不需要的物理器材．
（2）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定不正确的操作步骤．
（3）根据下降的高度求出物体重力势能的减小量，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．分析比较得出实验的结论．

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，两端都有质量，可以约去，所以不需要测量质量，不需要天平．故不必要的器材选C．
（2）A、为了减小阻力的影响，重物选择质量较大的重物，故A错误．
B、根据=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$知，纸带选择点迹清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差，故B正确．
C、实验时先松开纸带后接通电源会造成较大的误差，故C正确．
D、本实验产生误差的主要原因是因为重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用，故D正确．
本题选择错误的，故选：A．
（3）23.25cm=0.2325m，32.50cm=0.3250m，15.50cm=0.1550m，
物体重力势能的减少量为：△Ep=mgh=1×9.8×0.2325J=2.28J，
B点的速度为：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.3250-0.1550}{0.08}m/s$=2.125m/s，
则动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×2.12{5}^{2}$=2.26J．
可知在实验误差允许的范围内，重物重力势能的减小量等于动能的增加量，重物下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）C，（2）A，（3）2.28，2.26，在实验误差允许的范围内，重物重力势能的减小量等于动能的增加量，重物下落过程中机械能守恒．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及操作中的注意事项，掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求出重力势能的减小量．

练习册系列答案
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