Question

7．小华在实验室中用打点计时器验证机械能守恒定律，其实验装置如图1所示．

（1）对于该实验，下列说法正确的是C．
A．打点计时器是专门用于直接测量加速度的仪器
B．本实验中不需要刻度尺
C．本实验中重物应选用质量相对较大体积较小的重锤
D．实验过程中需全程用手控制纸带以防止打点歪斜
（2）选择好器材后，小华同学通过正确的操作得到了一条实验纸带，如图2所示，图中O点是打出的第一个点，计数点A、B、C、D之间分别还有一个点．各计数点与O点之间的距离已测出．已知打点计时器的打点周期为T=0.02s，则打点计时器打下C点时重锤的速度v_C=3.1m/s．（计算结果保留2位有效数字）
（3）由于打点计时器两限位孔不在同一竖直直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致实验结果mgh＞$\frac{1}{2}$mv²（选填“＜”、或“＞”）．

Answer 1

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；
如果阻力较大，物体要克服阻力做功，重力势能不能全部转化为动能．

解答 解：（1）A、打点计时器是专门用于打点与计时的仪器；故A错误；
B、处理纸带时还需要的器材是刻度尺；故B错误；
C、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C正确；
D、要减小阻力的影响，才能保证机械能守恒．故D错误；
（2）根据平均速度等于瞬时速度，则有：v_C=$\overline{v}$_BD=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.6300-0.3815}{4×0.02}$≈3.1m/s；
（3）如果阻力较大，物体需要克服阻力做功，重力势能不能全部转化为动能，
因此会出现mgh＞$\frac{1}{2}$mv²的结果．
故答案为：（1）C；（2）3.1；（3）＞．

点评 验证机械能守恒是中学阶段的基础实验，要从实验原理出发来理解实验同时注意平时加强练习，同时要掌握求瞬时速度的方法，理解减小的重力势能大于增加的动能的原因．