题目内容

【题目】在用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验时.

(1)为了减小实验误差,下列做法合理的是________.

A.用天平测重锤质量时,采用多次测量取平均的方法

B.用刻度尺测重锤下落高度时,采用多次测量取平均的方法

C.选用体积大的重锤做实验

D.释放重锤前,使连接重锤的纸带尽量竖直

(2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g.图乙是实验得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F为纸带上等时间间隔的六个计数点(相邻两个点间还有四个点未画出).根据测得的s1、s2、s3、s4、s5写出重物由B点到E点重力势能减少量的表达式为__________,动能增加量的表达式为___________.实验中发现重锤下落时动能的增加量总是小于重力势能的减少量,这是因为______.

【答案】 (1)BD(2分) (2) 重锤下落过程中需克服阻力做功

【解析】(1)根据机械能守恒的条件可知,在用重锤自由落体运动验证机械能守恒定律实验时,必须尽量减少摩擦力影响,及长度测量的误差.由mgh=mv2 可得与质量m无关,故可以不测量重锤的质量,故A错误.用刻度尺测重锤下落高度时,采用多次测量取平均的方法,从而减小测量的误差,故B正确.若重锤质量相同时,体积小的受到的空气阻力小,所以选体积小的重锤比体积大的好,但无法当作质点来看待,故C错误.释放重锤前,通过目测的方法使连接重锤的纸带尽量竖直,从而减小摩擦阻力的影响,故D正确;故选BD.
(2)根据重力做功与重力势能的关系,得重物由B点到E点重力势能减少量的表达式:△Ep=mghBE=mg(s4-s1),故重物的重力势能减少量为mg(s4-s1);
由匀变速直线运动的规律,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度,即,
同理, ;
那么
根据以上数据可知,减小的重力势能大于增加的动能,原因是运动过程中需克服阻力做功;

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