Question

19．在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中．

（1）下列器材中不必要的是B（只需填字母代号）
A、重物 B、天平  C、纸带 D、50Hz低压交流电源 E、毫米刻度尺
（2）若打点计时器接在电压为6V，频率为50Hz的交流电源上，自由下落的重物质量为1kg，在所打出的一条纸带上，量的连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图甲所示（已知，打第一个点O时，重物恰好开始下落），单位是cm，取g=9.8m/s²．O、A之间有几个点没画出，从起点O到打下点B的过程中，重力势能的减少量△E_p=2.74J．物体动能的增量△E_k=2.70J（保留两位小数），由此得出的结论是在实验误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．．
（3）若以重锤下落的高度和当地重力加速度的乘积gh为横坐标，以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵坐标，根据纸带上的一系列点算出相应各点的速度v，量出对应下落的距离h，则在图乙各图象中能正确反映重锤下落过程的是C．

Answer 1

分析 根据实验的原理确定不需要的器材．根据重物下降的高度求出重力势能的减小量，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．

解答 解：（1）由于验证机械能公式中可以把重锤质量约掉，因此不需要天平，同时实验中需要测量纸带上两点间的距离，所以需要刻度尺．
故选：B
（2）重物由0点运动到B点时，重物的重力势能的减少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.28 J=2.74J．
利用匀变速直线运动的推论
v_B=$\frac{0.3281-0.2051}{2×0.02}$=3.075m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×$（3.075）²=2.70 J．
由此得出的结论是在实验误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．
（3）依据机械能守恒可知：mgh=$\frac{1}{2}$mv²-0，故可知v²与gh成正比，故C正确．
故选：C．
故答案为：（1）B
（2）2.74；2.70；在实验误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．
（3）C

点评 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．
要注意单位的换算．
要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．