Question

【题目】某实验小组分别设计了如图甲、乙、丙所示的实验装置来验证机械能守恒定律。

（1）经分析比较后，其中最理想的实验装置是 （选填“甲”“乙”“丙”）．

（2）下图是利用最理想的实验装置进行实验得到的一条纸带，图中点1是打点计时器打出的第一个点，其他各点是紧接着连续打出的点，如果发现第1、2两点之间 的距离明显大于2mm，这是因为实验操作时 ．

（3）已知重锤的质量为m，相邻两计数点的时间间隔为T，仅考虑出现（2）所述情况所带来的影响时，设从打第1点到打第6点过程中重锤减少的重力势能为，则下列关系式正确的是 （填选项前的字母）

A． B． C．

（4）若实验操作正确，某同学根据公式计算出从第1点到第6点重锤动能增加量，由计算出重力势能的减少量，再根据得出重锤在下落过程中机械能守恒的结论，则该探究过程是 （选填 “合理”或“不合理”）的，理由是 ．

Answer 1

【答案】

【解析】（1）甲 （2）先释放纸带后接通电源 （3）C （4）不合理，应根据计算打第6点时的速度，然后计算第6点对应的动能．

试题分析：（1）图乙中，重锤离打点计时器太远，只能在纸带的后半部分打点，纸带的利用率太低，不利于减小实验误差；图丙中用手进行纸带的固定一方面，由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不能确定；另一方面不便于将纸带调整为竖直方向，会导致纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦，故甲装置是最理想的．

（2）根据自由落体运动规律可知，若“1”为所打的第一个点，则第1、2两点之间的距离h=12gt2，大约为2mm，如果发现打下的第1、2两点之间的距离大约为4mm，这是因为实验时释放纸带前未打开电源，也就是打第一个点时纸带已经有了速度即操作中先释放纸带后接通电源．

（3）由于开始计时时物体已经具有一定的速度，因此从打第1点到打第6点过程中重锤减少的重力势能小于打“6”点时的动能，故A、B错误，C正确．

（4）该实验是验证机械能守恒定律的实验．因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒．如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律v2=2gh求解速度，那么就不需要验证了，应该根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，求出“6”点速度为，然后计算第6点对应的动能．