Question

在驗證機械能守恒定律的實驗中，質量為m的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖所示，相鄰記數點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s²．求：

（1）該實驗所需器材有打點計時器（帶導線）、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需______（填字母代號）中的器材．
A．直流電源、天平及砝碼B．直流電源、毫米刻度尺
C．交流電源、天平及砝碼D．交流電源、毫米刻度尺
（2）打點計時器打下記數點B時，物體的速度V_B=______m/s（保留兩位有效數字）；
（3）從點O到打下記數點B的過程中，物體重力勢能的減小量△E_P=______J，動能的增加量△E_K=______J（保留兩位有效數字）；
（4）根據題中提供的條件，可求出重錘實際下落的加速度a=______m/s²．（保留兩位有效數字）
（5）即使在實驗操作規范，數據測量及數據處理很準確的前提下，該實驗測得的△E_P也一定略大于△E_K，這是實驗存在系統誤差的必然結果，試分析該系統誤差產生的主要原因為______．

Answer 1

（1）試驗中，不需要知道m的大小，所以不需要天平，打點計時器使用交流電，需要刻度尺測量長度，故選D；
（2）在勻加速直線運動中，平均速度等于中間時刻的瞬時速度，故：
v_B=

(6.91-3.07)×10-2m

0.02s×2

=0.96m/s；
（3）重力勢能的減小量△Ep=mgh_B=0.47m（J）
△E_K=

1

2

mv_B²=0.46m（J）；
（4）勻變速直線運動中，在相等的時間間隔T內位移的差值是個定值：△x=aT²，
帶入數據：△x=（6.91-4.08）×10^-2m-（4.80-3.07）×10^-2m，T=0.02s，得a=9.5m/s²；
（5）重錘和紙帶都受到空氣阻力和紙帶運動過程中的摩擦力的作用，因此機械能有損失．
故答案為：（1）D；（2）0.96；（3）0.47m，0.46m；（4）9.5；（5）重錘和紙帶都受到阻力的作用，因此機械能有損失．