Question

【题目】某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．已知当地的重力加速度g=9.80m/s2

(1)要验证重锤下落过程中符合机械能守恒,除了图示器材,以下实验器材必须要选取的有________填写字母代号

A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.交流电源

(2)实验小组选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，测得h1=12.01cm，h2=19.15cm，h3=27.86cm．打点计时器通以50Hz的交流电．根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了___ J；此时重锤的动能比开始下落时增加了__J。（计算结果保留3个有效数字）.

(3)根据计算结果可以知道该实验小组在做实验时出现的问题是______．（重锤质量m已知）.

(4)在图乙所示的纸带基础上，某同学又选取了多个计数点，并测出了各计数点到第一个点O的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以为纵轴，以h为横轴，则图线的斜率表示__．

Answer 1

【答案】（1）BD（2）1.88m；1.96m（3）原因可能是做实验时先释放了纸带然后再合上打点计时器的电键（或“接通打点计时器是重锤已经具有初速度”、“重锤下落初速度不为零”、“释放纸带时手抖动了”等等）（4）g

【解析】

（1）该实验中，通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平，同时实验中需要毫米刻度尺和交流电源；故选BD．
（2）当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了△Ep=mgh2=m×9.80×0.1915J=1.88m．
计数点之间的时间间隔为：T=0.04s；根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度为：

因此重锤动能的增加量为：△Ek＝mvB2＝×m×(1.98)2＝1.96mJ
（3）动能的增加量大于重力势能的减小量原因可能是做实验时先释放了纸带然后再合上打点计时器的电键（或“接通打点计时器是重锤已经具有初速度”、“重锤下落初速度不为零”、“释放纸带时手抖动了”等等）．
（4）根据机械能守恒定律有：mgh=mv2，v2=gh，因此在v2-h图象中，图象的斜率为重力加速度g．