Question

【題目】某同學用重鍾做“驗證機械能守恒定律”實驗．讓重錘從高處由靜止開始下落，打點計時器就在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點痕進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

（1）下面是本實驗的幾個操作步驟，請在橫線上填寫合適的文字．
A．圖中圖 （選填“甲”或“乙”）所示安裝方案更好一些，按此示意圖組裝實驗器材
B．將打點計時器接到（選填“直流”或“交流”）電源上；
C．用天平測出重錘的質量m=1.00kg；
D．釋放紙帶，然后接通電源開關打出一條紙帶；
E．重復步驟D多次，得到多條紙帶．
在以上實驗步驟中，操作不當的是（選填步驟前的字母）．
（2）數據處理
F．從打出的紙帶中選擇一條點跡清晰的紙帶如圖丙所示．把第一個點記作O，在便于測量的地方另選連續的4個點A、B、C、D，測量出A、B、C、D各點到0點的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．
G．已知當地重力加速度為9.80m/s2 ， 打點計時器的打點周期為0.02s，從打O點到打C點的過程中，重錘減少的重力勢能Ep減=J，增加的動能Ek增=J．（結果均保留三位有效數字）
（3）得出結論
H．本次實驗中可以得到的結論是： ．
（4）評估
I．該同學重復分析多條紙帶，發現重錘減少的重力勢能總是比它增加的動能略大一些，你認為造成此結果的原因是
J．本實驗處理數據時，若以 為縱軸，以h為橫軸，根據實驗數據給出的 ～h圖象應是 ， 才能驗證機械能守恒定律． ～h圖線的斜率等于的數值．

Answer 1

【答案】
（1）乙；交流；D
（2）7.62；7.57
（3）重鍾的重力勢能的減小量與動能的增加量相等，機械能是守恒的
（4）存在空氣阻力等影響；過原點的傾斜直線；重力加速度
【解析】解：（1）A、在用自由落體“驗證機械能守恒定律”時，我們是利用自由下落的物體帶動紙帶運動，通過打點計時器在紙帶上打出的點求得動能及變化的勢能；對于方案乙，能確保紙帶處于豎直面上，
B、在實驗中要有重物、紙帶和打電計時器，而打點計時器需要交流電源；
C、而在數據處理中，要求物體的動能與勢能，則需要測物體的質量，
D、在實驗時，應該接通電源開關，然后釋放紙帶打點，
故操作不當的是D；（2）從O到C過程，重力勢能的減小量為：△Ep=mghOC=1×9.8×0.7776J≈7.62J．
C點的速度為：vC= = m/s=3.89m/s，
則動能的增加量為：△Ek= mvC2= ×1×3.892=7.57J．（3）在實驗誤差允許的范圍內，重力勢能的減小量與動能的增加量相等，機械能守恒．（4）該同學重復分析多條紙帶，發現重錘減少的重力勢能總是比它增加的動能略大一些，你認為造成此結果的原因是存在阻力作用．
在驗證機械能守恒定律的實驗中，有mgh= mv2 ， 則 =gh，g是常數，所以圖線為過原點的傾斜直線，圖線的斜率等于g，即重力加速度．
所以答案是：（1）乙，交流，D；（2）7.62，7.57；（3）重鍾的重力勢能的減小量與動能的增加量相等，機械能是守恒的；（4）I、存在空氣阻力等影響，J、過原點的傾斜直線，重力加速度．