Question

19．（1）如图1所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．关于这一实验，下列说法中正确的是D
A、打点计时器应接直流电源
B、应先释放纸带，后接通电源打点
C、需使用秒表测出重物下落的时间
D、测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度
（2）在本实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，测得当地的重力加速度g=9.8m/s²，测得所用重物的质量为1.00kg，实验中得到一点迹清晰的纸带如图2所示，把第一点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D到0点的距离分别为62.99cm，70.18cm，77.76cm，85.73cm，根据以上的数据，可知重物由0运动到C点，重力势能的减小量等于7.62J，动能的增加量等于7.56J．（取三位有效数字）
（3）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，以h为横轴画出的图线是图3中的C．

Answer 1

分析 正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
纸带实验中，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）A、打点计时器应接交流电源，故A错误；
B、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B错误；
C、我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故C错误；
D、测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度，故D正确．
故选：D．
（2）重力势能减小量为：△E_p=mgh=1.0×9.8×0.7776J=7.62J．
在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：
v_C=$\frac{0.8573-0.7018}{2×0.02}$≈3.89m/s
所以动能增加量为：△E_K=$\frac{1}{2}×1×$（3.89）²J=7.56J
（3）该实验原理为验证$\frac{1}{2}$mv²=mgh，即验证$\frac{1}{2}$v²=gh，以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过坐标原点的倾斜直线，
故选：C．
故答案为：（1）D
（2）7.62；7.56．
（3）C

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．
验证机械能守恒定律的实验是常考试验，要牢记实验原理、会处理数据、明确误差来源