Question

在“驗證機械能守恒定律”的一次實驗中，質量m的重物自由下落，如下圖所示，在紙帶上打出一系列的點，P是第一個點（實驗所用電源的頻率f=50Hz，當地的重力加速度為g=9.8m/s²），那么：
①在實驗中，除鐵架臺、夾子、打點計時器、電源、紙帶和重錘外，還需選用下述儀器中的哪種？

B

A．秒表   B．刻度尺   C．天平   D．彈簧秤
②打點計時器打下計數點B時，重物的速度v_B=

1.37

m/s（保留到小數點后兩位）；
③從起點P到打下計數點B的過程中，物體的重力勢能減少量△E_P=

0.94

m （保留到小數點后兩位）；
④實驗中重物增加的動能往往

小于

（填“大于”、“等于”或“小于”）它所減少的勢能，產生這種情況的主要原因是

存在摩擦阻力

；
⑤若紙帶不慎斷裂，失去開頭部分的幾個點，

能

（填“能”或“不能”）根據剩下部分驗證機械能守恒定律．

Answer 1

分析：（1）根據實驗的原理確定所需的器材．
（2、3）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點的速度，根據下降的高度求出重力勢能的減小量．
（4）由于存在阻力，重力勢能的減小量轉化為動能的增加量和內能，所以重力勢能的減小量略大于動能的增加量．
（5）根據剩余部分紙帶，只要知道兩個點的速度和距離，即可驗證機械能守恒定律．

解答：解：（1）需要用刻度尺量出點間的距離，從而算出某個點的運動速度，因此選擇刻度尺；時間可以通過打點計時器測量，不需要秒表，不需要測量物體的質量，所以不需要天平以及彈簧秤．故選：B．
（2）打B點的速度就是AC段的平均速度，即：vB=

(12.50-7.04)×10-2

0.04

=1.37m/s．
（3）重力勢能的減小量△E_p=mgh=m×9.8×0.0958=0.94m．
（4）由于下落的過程中，存在摩擦阻力，往往會導至增加的動能小于減小的勢能．
（5）只要能知道某兩個點的速度，再知道兩點間的距離就可以驗證機械能守恒，
故答案為：①B，②1.37，③0.94，④小于，存在阻力，⑤能

點評：解決本題的關鍵知道實驗的原理，知道實驗誤差形成的原因，以及會通過紙帶求解瞬時速度．