Question

【題目】利用物體的自由落體運動做“驗證機械能守恒定律”實驗是實驗室常用的實驗方法，記錄小球的自由落體運動通常有三種方法：①用打點計時器；②用光電門；③用頻閃照相機。三種裝置如圖所示。打點計時器是大家所熟知的，光電門可記錄小球通過光電門的時間，頻閃照相在按下快門的同時切斷電磁鐵的電源讓小球自由下落。

(1)關于上圖這三種實驗方法，下列說法錯誤的是________。

A.方法①③需要測量的量和計算方法相同

B.方法②需要測量小球直徑d

C.三種方法都必須測量下落重物的質量

D.方法③的系統誤差最小

(2)右圖是兩位同學利用方法①實驗操作時釋放紙帶瞬間的照片，你認為操作正確的是_______。

(3)方法②中測得小球被電磁鐵吸住的位置到光電門的距離為h，小球直徑為d，通過光電門的時間為t，重力加速度為g。當h近似______時，可認為小球下落過程中機械能守恒。

(4)方法③得到如下圖所示頻閃照片，測量結果已標注在圖上，從小球由O點開始運動，到拍下D像，小球重力勢能的減少量Ep=______J，小球動能的增加量Ek=_______J。（取g=9.8m/s2，小球質量為m=2kg，頻閃照相機每隔0.05s閃光一次，結果保留三位有效數）

Answer 1

【答案】C B 3.84 3.84

【解析】

(1)[1]A．①③實驗要確定出下落的高度與獲得的速度，所用的方法都是留跡法，故A正確；

B．方法②要由

求速度則需要測量小球直徑，故B正確；

C．三種方法驗證機械能時動能和重力勢能都含有質量，則質量可以約掉，故三種方法都不需要測量下落重物的質量，故C錯誤；

D．方法①紙帶與計時器有摩擦，方法②用平均速度測量速度有誤差，方法③避免了①②兩種情況，系統誤差小，故D正確。

故選C。

(2)[2]A圖中的重物離打點計時器太遠，導致紙帶有很長一截不能打點，故B圖的操作是正確的，有效的利用了紙帶打點。

(3)[3]方法②中，實驗原理為驗證重力勢能的減少量等于動能的增加量，有

即驗證機械能守恒定律需滿足

實際是存在誤差的，所以近似相等即可。

(4)[4][5]方法③中，小球重力勢能的減少量

代入數據得

小球動能的增加量為

代入數據得