题目内容

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00㎏的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=9.8m/s2．那么：

（ 1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照实验原理装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．释放悬挂纸带的夹子，再接通电源开关打出一条纸带；
D．测量纸带上某些点间的距离；
E．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．其中操作不当的步骤是
BC
BC
 
（2）根据图上所得的数据，应取图中O点和
B
B
点来验证机械能守恒定律；
（3）从O点到所取点，重物重力势能减少量△EP=
1.88
1.88
J，动能增加量△Ek=
1.84
1.84
J；（结果取3位有效数字）
（4）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增  加，其原因主要是
重物下落过程中受到阻力
重物下落过程中受到阻力
．
分析：（1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
（2）该实验的原理是验证物体下降的距离从O点到B点，动能的增加量和重力势能的减小量是否相等．
（3）根据△Ep=mg△h求重力势能的减小量，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，从而求出动能的增加量．
（4）因存在阻力，导致重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加．
解答：解：（1）B：将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误．
C：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C错误．
本题选择错误的，故选：BC．
（2）因为通过某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可以求出B点的速度，所以取图中O点到B点来验证机械能守恒定律．
（3）重物重力势能的减少量△Ep=mg△h=9.80×0.192=1.88J．
B点的速度vB=
xAC
2T
=
0.2323-0.1555
0.04
 m/s=1.92m/s，
则B点的动能EKB=
1
2
mvB2=
1
2
×1×1.922=1.84J．所以动能的增加量△Ek=1.84J．
（4）在验证机械能守恒定律的实验中，因存在摩擦阻力，导致重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加．
故答案为：（1）BC；　（2）B；（3）1.88，1.84；　（4）重物下落过程中受到阻力．
点评：解决本题的关键知道验证机械能守恒定律的实验原理，掌握重力势能减小量和动能增加量的求法．
运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．
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