Question

【题目】利用物体的自由落体运动做“验证机械能守恒定律”实验是实验室常用的实验方法，记录小球的自由落体运动通常有三种方法：①用打点计时器；②用光电门；③用频闪照相机。三种装置如图所示。打点计时器是大家所熟知的，光电门可记录小球通过光电门的时间，频闪照相在按下快门的同时切断电磁铁的电源让小球自由下落。

(1)关于上图这三种实验方法，下列说法错误的是________。

A.方法①③需要测量的量和计算方法相同

B.方法②需要测量小球直径d

C.三种方法都必须测量下落重物的质量

D.方法③的系统误差最小

(2)右图是两位同学利用方法①实验操作时释放纸带瞬间的照片，你认为操作正确的是_______。

(3)方法②中测得小球被电磁铁吸住的位置到光电门的距离为h，小球直径为d，通过光电门的时间为t，重力加速度为g。当h近似______时，可认为小球下落过程中机械能守恒。

(4)方法③得到如下图所示频闪照片，测量结果已标注在图上，从小球由O点开始运动，到拍下D像，小球重力势能的减少量Ep=______J，小球动能的增加量Ek=_______J。（取g=9.8m/s2，小球质量为m=2kg，频闪照相机每隔0.05s闪光一次，结果保留三位有效数）

Answer 1

【答案】C B 3.84 3.84

【解析】

(1)[1]A．①③实验要确定出下落的高度与获得的速度，所用的方法都是留迹法，故A正确；

B．方法②要由

求速度则需要测量小球直径，故B正确；

C．三种方法验证机械能时动能和重力势能都含有质量，则质量可以约掉，故三种方法都不需要测量下落重物的质量，故C错误；

D．方法①纸带与计时器有摩擦，方法②用平均速度测量速度有误差，方法③避免了①②两种情况，系统误差小，故D正确。

故选C。

(2)[2]A图中的重物离打点计时器太远，导致纸带有很长一截不能打点，故B图的操作是正确的，有效的利用了纸带打点。

(3)[3]方法②中，实验原理为验证重力势能的减少量等于动能的增加量，有

即验证机械能守恒定律需满足

实际是存在误差的，所以近似相等即可。

(4)[4][5]方法③中，小球重力势能的减少量

代入数据得

小球动能的增加量为

代入数据得