题目内容

8．“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法．
（1）本实验中，除铁架台、夹子、交流电源、纸带和重物外，还需选用的仪器是BD
A．秒表 B．刻度尺       C．天平  D．打点计时器
（2）在验证机械能守恒定律的实验中，下列物理量中需要测量的有C
A．重物的质量B．重力加速度
C．重物下落的高度                D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度
（3）在验证机械能守恒定律的实验中，得到一条纸带如图2所示，图中O点为打点计时器打下的第一点，可以看做重物运动的起点，若重物的质量为1kg，己知相邻两点时间间隔为0.02s，图中长度单位是cm，g取10m/s2，则打点计时器打下B点时，重物的速度VB=0.97 m/s．从起点O到打下B点的过程中，重物动能的增加量△Ek=0.47J，重力势能的减小量△EP=0.48 J，经过计算发现动能的增加量略小于重力势能的减少量，为什么重物克服阻力做功．（以上计算结果均保留两位有效数字）

分析 根据验证机械能守恒定律的原理及实验方法，明确需要测量的数据，则可知需要的器材；
验证机械能守恒定律的实验原理是：以自由落体运动为例，需要验证的方程是：mgh=$\frac{1}{2}$mv2，h和v由打点计时器所打的纸带进行测量；
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该段时间内的平均速度可以求出物体在B点时的速度，然后根据动能、势能的定义进一步求得动能、势能的变化量．

解答 解：（1）A、实验中由打点计时器测量时间，不再需要秒表，A错误；
B、在求动能时需要测量两点间的长度求出平均速度，故需要用的刻度尺，B正确；
C、而在数据处理中物体的质量可以消去，故不需要测物体的质量，故不用天平，C错误；
D、在用自由落体“验证机械能守恒定律”时，我们是利用自由下落的物体带动纸带运动，通过打点计时器在纸带上打出的点求得动能及变化的势能，故需要打点计时器，D正确．
（2）A、在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要验证的方程是：mgh=$\frac{1}{2}$mv2，直接测量的有：用刻度尺测量重锤下落的高度，重锤的质量可以测量也可以不测量．重力加速度是当地的重力加速度，查表得到．故AB错误，C正确．
D、根据匀变速运动的推论，通过计算可求得与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度．故D错误．
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该段时间内的平均速度可以求出物体在B点时的速度
vB=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0702-0.0313}{2×0.02}$m/s≈0.97m/s
重力势能的减少量：△Ep=mghB=1×9.8×4.86×10-2 J≈0.48J
动能的增量：△Ek=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}$×1×0.972≈0.47J；
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以动能的增加量略小于重力势能的减少量．
故答案为：（1）BD；（2）C； （3）0.97，0.47，0.48，重物克服阻力做功．

点评 本题考查验证机械能守恒定律的原理的仪器选择，应根据实验的原理进行记忆；
解决实验问题关键要掌握该实验原理，还要了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项；
本题比较简单，考查了验证机械能守恒定律中基本方法的应用，对于基本方法不能忽视，要在训练中加强练习，提高认识．

练习册系列答案
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