Question

为验证机械能守恒定律，某同学在墙上固定一竖直标尺，让小钢球在标尺附近无初速度释放，并启动数码相机的连拍功能，得到了如右图所示的照片．已知相机连拍频率为10张/秒，标尺的单位为cm，当地重力加速度为9.8m/s²．
（1）为了获得钢球在B位置时的动能，需要求得经B过位置时的速度v_B，下列求法中正确的是

 

（填序号），其中T为连拍相邻两张照片的时间间隔；
A．v_B=gT      B．v_B=

2gSAB

      C．v_B=

SAC

2T

（2）运用正确的方法可得钢球在D位置的速度为v_D

 

m/s（取三位有效数字）
（3）若要验证钢球在B、D两点的机械能是否相等，除测定v_B、v_D外还需要测量的物理量及符号是

 

；需验证的等式是

 

．造成本实验系统误差的原因有：

 

．

Answer 1

分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
验证实验过程中不能把要验证的结论拿来应用．根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出D点速度，

解答：解：（1）物体由静止开始自由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用，不是自由落体运动，
v_B=gT，v_B=

2gSAB

都是自由落体运动的公式．若用这些公式进行分析，就不需要验证了，相当于用机械能守恒验证机械能守恒．
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出B点速度，即v_B=

SAC

2T

．故AB错误，C正确．
故选：C．
（2）根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出D点速度，
v_D=

XCE

2T

=

1.170-0.390

0.2

=0.390m/s
（3）若要验证钢球在B、D两点的机械能是否相等，
需验证的等式是

1

2

m

v

2 D

-

1

2

m

v

2 B

=mgh_BD，所以测定v_B、v_D外还需要测量的物理量是B、D间的距离，符号是h_BD．
造成本实验系统误差的原因有：存在空气阻力．
故答案为：（1）C
（2）0.390
（3）B、D间的距离h_BD，

1

2

m

v

2 D

-

1

2

m

v

2 B

=mgh_BD，存在空气阻力．

点评：能够清楚该实验的工作原理和实验步骤，熟练应用匀变速直线运动规律来解决纸带问题是力学实验中常见的问题，计算要注意单位的换算和有效数字的保留．