Question

19．（1）某同学用自由落体运动验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示．现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤，为完成此实验，除了所给的器材，还需要的两种器材有AD
A．刻度尺           B．秒表           C．低压直流电源     D．低压交流电源
（2）关于这个实验，下列说法正确的是AB
A．重锤质量选用得大些，有利于减小误差
B．安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上
C．实验中应先释放纸带，再接通电源
D．测量重锤下落高度必须从起始点算起
（3）实验打出的一条纸带如图2所示，相邻两点的时间间隔为T，重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则：
①从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减小量△E_P=mgx₂，物体动能的增加量△E_K=$\frac{{m{{（{x_3}-{x_1}）}^2}}}{{8{T^2}}}$．（用题目及图中所给的符号表示）
②实验中发现重力势能的减少量△E_P总是大于动能的增加量△E_K，这是因为下落过程需要克服阻力做功．

Answer 1

分析 （1）通过实验的原理，确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材．
（2）凡是使用打点计时器的试验，均要求先接通电源，再放开物体，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．
（3）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答 解：（1）通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离．故A、D正确，B、C错误．
故选：AD．
（2）A、重锤质量选用得大些，有利于减小误差，故A正确；
B、安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上，有利于减小误差，故B正确；
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．
D、测量重物下落的高度不一定从从起始点算起．可以通过过程中的两点研究，故D错误．
故选：AB．
（3）①从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减小量△E_P=mgh=mgx₂
利用匀变速直线运动的推论
v_B=$\frac{{{x}_{3}-{x}_{1}}^{\;}}{2{T}^{\;}}$
物体动能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{{m{{（{x_3}-{x_1}）}^2}}}{{8{T^2}}}$
②实验中发现重力势能的减少量△E_P总是大于动能的增加量△E_K，这是因为下落过程需要克服阻力做功．
故答案为：（1）AD  
（2）AB   
（3）①mgx₂；        $\frac{{m{{（{x_3}-{x_1}）}^2}}}{{8{T^2}}}$
②下落过程需要克服阻力做功

点评 对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验．在实验中注意体会实验的误差来源，并能找到合适的方向去减小误差．