Question

10．某同学利用下图装置来做“验证机械能守恒定律”实验
（1）现有器材：打点计时器、学生电源、铁架台（包括铁夹）、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干和开关，其中此实验不需要使用的器材是秒表 
（2）如果实验室中供实验选择的重物有：A是质量为50g的塑料球，B是质量为500g的铁球，则本实验应选用B；（选填A或B）

（3）若实验中所用重锤的质量m=0.3kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，正确操作得到的纸带如图乙所示，O点对应重锤开始下落的时刻，另选连续的三个计时点A、B、C作为测量的点，图中的数据分别为计数点A、B、C到起始点O的距离，取重力加速度g=9.8m/s²，则打点计时器在打B点时，重锤的速度大小是3.0m/s，从初始位置O到打下计数点B的过程中，重锤的重力势能的减少量为1.4J（结果都保留两位有效数字）
（4）在数据处理中，该同学发现物体重力势能的减少量△Ep总是大于 （选填“大于”“等于”或“小于”）物体动能的增加量△E_k，主要原因是C（填选项前的字母）
A．选用的重锤质量过大
B．没用天平称重物质量
C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力．

Answer 1

分析 根据实验的原理和操作的注意事项确定不需要的器材以及重物的选取．
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，根据下降的高度求出重力势能的减小量．
由于阻力的存在，实验中重力势能的减小量总是略大于动能的增加量．

解答 解：（1）打点计时器可以直接记录时间，所以实验中不需要秒表．
（2）为了减小阻力的影响，重物选择质量大一些、体积小一些的，故选：B．
（3）B点的瞬时速度为：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（531.9-411.9）×1{0}^{-3}}{0.04}m/s$=3.0m/s，
从初始位置O到打下计数点B的过程中，重锤的重力势能的减少量为：△E_p=mgh=0.3×9.8×0.470J≈1.4J．
（4）实验中由于空气对重锤阻力和打点计时器对纸带的阻力影响，得出重力势能的减小量总是大于动能的增加量．故选：C．
故答案为：（1）秒表；（2）B；（3）3.0，1.4；（4）大于，C．

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，会通过纸带求解瞬时速度，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，知道实验误差的来源．