Question

15．（1）图1为“验证机械能守恒定律”的实验装置，下列哪些说法是正确的AC

A．实验时应选用质量较大，并且下端有橡胶垫的重锤
B．实验时，当松开纸带让重锤下落同时，立即接通电源．
C．要选用第1、2点间距离接近2mm的纸带
D．实验结果总是动能的增量略大于重力势能的减小量．
（2）若实验中所用的重锤的质量m=1kg，打点纸带如图2所示，打点时间间隔为0.02s，从开始下落O点起至B点的过程中，重锤重力势能的减少量是△E_p=0.174J．此过程中物体动能的增加量△E_k=0.172J； （g=9.8m/s²，保留三位有效数字）
（3）由此可得出的实验结论是：在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．

Answer 1

分析 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
本实验是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，纸带匀变速直线运动时，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答 解：（1）A：为了减小空气阻力的影响，在选择重物时，要选择密度大，体积小的物体，即应选用质量较大，并且下端有橡胶垫的重锤，故A正确；
B：如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故B错误；
C：重物做自由落体运动，根据h=$\frac{1}{2}$gt² 带入数据解得：h≈0.02m，即接近2mm，故C正确；
D：纸带运动中不可避免的受到阻力的作用，所以动能增加量总小于重力势能的减小量，故D错误；
故选：AC．
（2）利用匀变速直线运动的推论有：v_B=$\frac{0.0310-0.0078}{2×0.02}$=0.590m/s，
重锤的动能E_KB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×（0.59）=0.174J
从开始下落至B点，重锤的重力势能减少量为：△E_p=mgh=1×9.8×0.176J=0.172J．
（3）得出的结论是在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．
故答案为：（1）AC
（2）0.174；0.172
（3）在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒

点评 该题主要考查了验证机械能守恒定律的实验的操作步骤和运用运动学规律、功能关系去处理实验数据的能力．