Question

3．在利用落体运动来验证机械能守恒定律的实验中，
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是AC．
A．交流电源  B．直流电源   C．刻度尺  D．天平（含砝码）
（2）某同学按照正确的操作选得纸带如图所示．其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点．该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离分别记录在图中（单位：cm）．
①这五个数据中不符合读数要求的是B（填A、B、C、D或E）点读数．
②已知当地重力加速度为g=9.80m/s²，打点计时器打点的周期为T=0.02s．设重物的质量为m=1.00kg．则从打O点到打D点的过程中，重物的重力势能减少量△E_p=1.90J，动能的增加量△E_K=1.88J（计算结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据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）根据读数的有效数字确定不符合读数要求的数据．
根据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D点的速度，从而得出动能的增加量．

解答 解：（1）实验中打点计时器应该使用交流电源，验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要天平，实验中需要通过点击间的距离测量瞬时速度以及计算重力势能的减小量，则需要刻度尺．故选：AC．
（2）①从各组数据可知，小数点后应保留两位小数，可知B读数不符合要求．
②从打O点到打D点的过程中，重物的重力势能减少量△E_p=mgh=1×9.8×0.1941J≈1.90J，D点的瞬时速度${v}_{D}=\frac{{x}_{CE}}{2T}=\frac{0.2347-0.1571}{0.04}m/s$=1.94m/s，则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{D}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.9{4}^{2}$≈1.88J．
故答案为：（1）AC，（2）①B，②1.90，1.88．

点评 解决本题的关键知道实验的原理，抓住重力势能的减小量和动能的增加量是否相等进行验证，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据纸带下降的高度求解重力势能的减小量．