Question

【題目】某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律．已知當地的重力加速度g=9.80m/s2

(1)要驗證重錘下落過程中符合機械能守恒,除了圖示器材,以下實驗器材必須要選取的有________填寫字母代號

A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.交流電源

(2)實驗小組選出一條紙帶如圖乙所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數點，在計數點A和B、B和C之間還各有一個點，測得h1=12.01cm，h2=19.15cm，h3=27.86cm．打點計時器通以50Hz的交流電．根據以上數據算出：當打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了___ J；此時重錘的動能比開始下落時增加了__J。（計算結果保留3個有效數字）.

(3)根據計算結果可以知道該實驗小組在做實驗時出現的問題是______．（重錘質量m已知）.

(4)在圖乙所示的紙帶基礎上，某同學又選取了多個計數點，并測出了各計數點到第一個點O的距離h，算出了各計數點對應的速度v，以為縱軸，以h為橫軸，則圖線的斜率表示__．

Answer 1

【答案】（1）BD（2）1.88m；1.96m（3）原因可能是做實驗時先釋放了紙帶然后再合上打點計時器的電鍵（或“接通打點計時器是重錘已經具有初速度”、“重錘下落初速度不為零”、“釋放紙帶時手抖動了”等等）（4）g

【解析】

（1）該實驗中，通過打點計時器來記錄物體運動時間，不需要秒表，由于驗證機械能公式中可以把物體質量約掉，因此不需要天平，同時實驗中需要毫米刻度尺和交流電源；故選BD．
（2）當打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了△Ep=mgh2=m×9.80×0.1915J=1.88m．
計數點之間的時間間隔為：T=0.04s；根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的瞬時速度為：

因此重錘動能的增加量為：△Ek＝mvB2＝×m×(1.98)2＝1.96mJ
（3）動能的增加量大于重力勢能的減小量原因可能是做實驗時先釋放了紙帶然后再合上打點計時器的電鍵（或“接通打點計時器是重錘已經具有初速度”、“重錘下落初速度不為零”、“釋放紙帶時手抖動了”等等）．
（4）根據機械能守恒定律有：mgh=mv2，v2=gh，因此在v2-h圖象中，圖象的斜率為重力加速度g．