题目内容

10．（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选择：
A．铁架台  B．打点计时器   C．复写纸   D．纸带   E．低压交流电源
F．天平    G．秒表    H．导线    I．开关    K．米尺    J．重锤
在该实验中：上述器材不必要的是FG．（只填字母代号）
（2）关于这一实验，下列说法中正确的是B．
A．重物应选用密度小的物体
B．两个限位孔应在同一竖直线上
C．实验中必须测出重锤的质量
D．应先释放纸带，后接通电源
（3）若质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点如图1所示，O为第一个点，A．B．C为相邻的点，相邻计数点的时间间隔为0.02s，长度单位是cm，取g=9.8m/s2，求从点O到打下计数点B的过程中，物体重力势能的减少量△Ep=0.48J，动能的增加量△Ek=0.47J（结果均保留两位有效数字）．
（4）小明在实验中，经多次测量发现，重锤减小的重力势能总是略大于重锤增加的动能（填“大于”．“小于”），这是由于系统误差造成的（填“系统”．“偶然”）．
（5）小明认为，在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．小明用（3）中数据画v2-h图象（如图2），图线的斜率为k，则所测得当地重力加速度为$\frac{k}{2}$．

分析 理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚；
根据平均速度等于中时刻的瞬时速度，结合周期等于频率的倒数，即可求解；
根据机械能守恒定律，结合v2-h图象的斜率含义，即可求解

解答 解：（1）在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表．重锤的质量可测可不测，
故选：FG．
（2）A、为了让重物的运动接近自由落体，忽略阻力；重物应选择密度大体积小的物体；故A错误；
B、手提纸带时使纸带保持竖直，与限位孔应在同一竖直线上，从而减小摩擦力，故B正确；
C、实验中不要测出重锤的质量，因等式两边均有质量；故C错误；
D、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故D错误．
故选：B；
（3）重力势能的减小量△Ep=mgh=1×9.8×0.0486J≈0.48J，
动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}$×1×（0.97）2≈0.47J．
（4）通过计算可知△Ep＞△Ek，因为纸带下落过程中存在摩擦阻力作用，这是系统误差造成的；
（5）根据机械能守恒定律有：mgh=$\frac{1}{2}$mv2，
得：v2=2gh，故v2-h图象是过原点的一条直线，
直线的斜率k=2g，那么g=$\frac{k}{2}$；
故答案为：（1）FG；（2）B； （3）0.48，0.47；（4）大于，系统；（5）$\frac{k}{2}$．

点评 对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验．在实验中注意体会实验的误差来源，并能找到合适的方向去减小误差；
并掌握求瞬时速度的方法，及理解机械能守恒定律的条件，注意v2-h图象的斜率的含义．

练习册系列答案
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