Question

14．在“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）供实验选择的重物有以下四个，应选择：D
A．质量为10g的砝码B．质量为200g的木球
C．质量为50g的塑料球D．质量为200g的铁球
（2）下列叙述正确的是CD
A．实验中应用秒表测出重物下落的时间
B．可用自由落体运动的规律计算重物的瞬时速度
C．因为是通过比较$\frac{m{v}^{2}}{2}$和mgh是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物的质量
D．释放重物前应手提纸带的上端，使纸带竖直通过限位孔
（3）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E_p=2.28J，此过程中物体动能的增加量E_k=2.26J．（g=9.8m/s²，保留三位有效数字）

Answer 1

分析 根据实验的原理和操作中的注意事项确定合适的器材以及正确的操作步骤．
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．

解答 解：（1）为减小实验误差，重物选择质量大一些，体积小一些的，所以应选用铁球．故选：D．
（2）实验中重物下落的时间可以通过打点计时器直接得出，不需要用秒表测量，故A错误．
B、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瞬时速度的大小，不能根据自由落体运动的运动学公式求解，否则运用机械能守恒验证机械能守恒，没有验证的意义，故B错误．
C、因为是通过比较$\frac{m{v}^{2}}{2}$和mgh是否相等来验证机械能是否守恒，质量可以约去，所以不需要测量重物的质量，故C正确．
D、释放重物前应手提纸带的上端，使纸带竖直通过限位孔，故D正确．
故选：CD．
（3）起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量△E_p=mgh_OB=1×9.8×0.2325J≈2.28J．
B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.3250-0.1550}{0.08}m/s$=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}≈$2.26J．
故答案为：（1）D，（2）CD，（3）2.28，2.26．

点评 解决本题的关键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，难度不大．