Question

13．在“验证机械能守恒定律”的实验中，
（1）下列叙述正确的是CD
A．实验中应用秒表测出重物下落的时间
B．可用自由落体运动的规律计算重物的瞬时速度
C．因为是通过比较$\frac{m{v}^{2}}{2}$和mgh是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物的质量
D．释放重物前应手提纸带的上端，使纸带竖直通过限位孔
（2）让质量m=1kg的物体自由下落，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各各计数点对应刻度尺上的读数如图所示，（图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点，单位：mm）

根据纸带要求计算：（取g=9.8m/s²，保留三位有效数字）
①重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能为1.91J
②重锤从下落到打B点时增加的动能为1.88 J
③从②③数据可以看到重锤减少的重力势能略大于其增加的动能，分析原因可能是因为重锤在下落时要受到阻力作用（打点计时器对纸带的摩擦阻力、空气阻力等），重锤克服阻力做功要损失一部分机械能．

Answer 1

分析 根据实验的原理和操作中的注意事项确定合适的器材以及正确的操作步骤．
该实验为验证性实验，是在知道原理的情况下进行验证，因此求出物体下落时重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可验证，但是由于存在误差，物体下落时克服阻力做功，因此重力势能的减小量略大于动能的增加量．

解答 解：（1）A、打点计时器本身是计时打点的，不需要秒表，故A错误；
B、自由落体运动的加速度是a=g，即没有阻力情况下的运动，若用自由落体运动的规律计算则认为重物只受重力，忽略了阻力的影响，无论怎样计算的结果一定是机械能守恒的，故B错误；
C、因为是通过比较$\frac{1}{2}m{v}^{2}$和mgh是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物的质量；C正确；
D、释放重物前应手提纸带的上端，使纸带竖直通过限位孔．D正确；
故选：CD；
（2）重力势能的减小量为：△E_P=mgh_OB=1×9.8×0.195=1.91J；
B点时的速度等于AC之间的平均速度：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2805-0.1250}{2×2×0.02}$m/s=1.94m/s
重锤下落到B点时增加的动能为：E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}$×1×1.94²J=1.88J；
根据计算结果可以得出该实验的实验结论：在误差允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律．
故答案为：（1）CD；（2）①1.91；②1.88；③重锤在下落时要受到阻力作用（打点计时器对纸带的摩擦阻力、空气阻力等），重锤克服阻力做功要损失一部分机械能．

点评 通过该题理解验证性实验的特点，把握实验原理，提升实验能力，该题是考查基础实验知识的好题．