Question

11．在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）下列器材中不必要的一项是C（只需填字母代号．）
   A．重物    B．纸带     C．天平     D.50Hz低压交流电源   E．毫米刻度尺
（2）关于本实验的误差，下列说法正确的是D
A．必须选择质量较小的重物，以便减小误差
B．只有选择第1、2两点间距约为2mm的纸带，才能完成此实验
C．必须先松开纸带后接通电源，以便减小误差
D．本实验应选用密度较大的重物，以便减小误差
（3）在该实验中，质量m=lkg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示．O是重锤刚下落时打下的点，相邻记数点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g=9.8m/s²．则从点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能的减小量△E_p=0.476J，动能的增加量AE_k=0.473J（两空均保留3位有效数字）．实验发现△E_p和△E_k的数值间总存在误差，其原因是阻力做功，机械能转化为内能．

Answer 1

分析 （1）根据验证机械能守恒定律的实验原理进行分析，明确需要测量的物理量；
（2）掌握本实验中的注意事项，掌握如何选择纸带；
（3）根据mgh计算重力势能的减小量；根据动能表达式计算动能的增加量；并分析实验误差．

解答 解：（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证动能增加量和势能减小量是否相等，质量约去，不一定需要天平测量物体的质量，所以天平不必要．
故选C
（2）A、为了减小阻力对其影响，选用重锤时，应该选用质量大体积小重锤的进行实验，故A错误，D正确；
B、物体自由下落时根据公式h=$\frac{1}{2}$gt²，其中t=T=0.02s，由此可知，开始所打两个点之间的距离约等于2mm，但验证机械能守恒，不是必须选择的，故B错误；
C、应先接通电压后释放纸带，故C错误．
故选D
（3）利用匀变速直线运动的推论
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2t}=\frac{0.0702-0.0313}{0.04}$=0.97m/s
重物由0点运动到B点时，重物的重力势能的减少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.0486 J=0.476J．
E_kB=$\frac{1}{2}{{mv}_{B}}^{2}$=0.473J
重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力，或存在空气阻力，机械能损失．
故答案为：（1）C；（2）D；（3）0.476；0.473；阻力做功，机械能转化为内能．

点评 运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．
要注意单位的换算．
要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．