Question

【题目】用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．重锤从高处由静止落下的过程中，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，已知重力加速度为g，即可验证机械能守恒定律．

（1）下列说法正确的是______。

A．用刻度尺测量重物下落的距离，用秒表测量下落的时间

B．通过测量重物自由下落过程中动能的增加量和重力势能的减少量是否相等来验证机械能守恒定律

C．重物在下落过程中克服空气阻力做功是实验误差来源之一

D．需要用天平测量重物的质量

（2）如图2所示是实验中得到一条较为理想的纸带，将起始点记为O，并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点，分别记为A、B、C、D、E、F，测出它们与O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流电的周期为T，设重锤质量为m，则在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量的表达式为______，在打E点时重锤的动能的表达式为______．

（3）在本实验中发现，重锤减少的重力势能总是______重锤增加的动能（选填“大于”或“小于”），主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，为了测定阻力大小，可算出图2中纸带各点对应的速度，分别记为v1至vn，并作vn2﹣hn图象,如图3所示，若直线斜率为k，则可测出阻力大小的表达式为______．

Answer 1

【答案】 （1）BC， （2）mgh5， （3）大于，

【解析】（1）实验时打点计时器可以记录时间，不需要用秒表测量重物下落的时间，故A错误．通过测量重物自由下落过程中动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，来验证机械能守恒定律，故B正确．重物在下落过程中克服空气阻力做功是实验误差来源之一，还有摩擦阻力，故C正确．实验验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，所以不需要用天平测量重物的质量．故D错误；故选BC.

（2）在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量△Ep=mgh5，E点的瞬时速度 ，则打E点时重锤的动能．
（3）由于重锤下落过程中存在着阻力作用，实验中会发现重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能．根据vn2＝2ah知，图线的斜率k=2a，则，重锤下落过程中，受到重力和阻力作用，根据牛顿第二定律得：mg-f=ma，则阻力的大小f=mg-ma=mg-mk=m（g-k）．