Question

某同学在验证机械能守恒定律实验时：
（1）关于本实验的叙述中，正确的有

 

A．打点计时器安装时要使两限位孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力
B．需用天平测出重锤的质量
C．打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源
D．先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤
E．打出的纸带中，只要点迹清晰，就可以运用公式，mg△h=

1

2

m

v

2

来验证机械能是否守恒
F．验证机械能是否守恒必须先确定零重力势能的参考平面
（2）验证机械能是否守恒时，实验中计算某一点的速度，甲同学用v=gt来计算，乙同学用vn=

(sn+sn+1)

2T

来计算，其中

 

同学的计算方法更符合实验要求，重力加速度g的数值，甲同学用9.8m/s²．
代入，乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代人，丙同学用当地的实际重力加速度代入，其中

 

同学的做法是正确的．
（3）甲同学计算实验结果时发现重物重力势能的减少量△E_p略大于动能的增加量△E_k，乙同学发现△E_p＜△E_k，实验过程中一定存在错误的是

 

同学．本实验中引起误差的主要原因

 

．

Answer 1

分析：（1）明确实验原理，知道需要测量的物理量以及具体操作细节，即可正确解答；
（2）实验中若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度．
（3）由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，机械能有损失，因此重力势能的减小量一定大于动能的增加量．

解答：解：（1）A、打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力，故A正确；
B、因为我们是比较mgh、

1

2

mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故B错误；
C、打点计时器应该使用交流电源，故C错误；
D、用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤，故D正确；
E、打出的纸带中，点迹清晰，运用公式mg△h=

1

2

mv²，必须是准确找出起始点，即初速度为零的点，故E错误；
F、验证机械能是否守恒不需要确定重力势能的参考平面，故F错误．
故选：AD．
（2）在验证机械能守恒的实验中，由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度，所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度大小，所以乙同学的计算方法更符合实验要求，关于重力加速度g的数值，应该用当地的实际重力加速度代入，所以丙同学的做法是正确的．
（3）由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．所以实验过程中肯定存在错误的是乙同学，本实验中引起误差的主要原因是重锤下落过程中存在着阻力作用．
故答案为：（1）AD；（2）乙、丙；（3）乙、重锤下落过程中存在着阻力作用．

点评：纸带问题的处理时力学实验中常见的问题，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度，要注意单位的换算和有效数字的保留．