Question

13．在利用落体法“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．低压交流电源    E．毫米刻度尺
（2）如在此实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度值为9.80m/s²，测得所用重物的质量为1.00kg．若按实验要求正确地选出纸带进行测量，测量得A、B、C三个计数点到第一个点O的距离如图所示，已知相邻两个计数点间有一个点未画出．单位均是cm，那么（计算结果均保留三位有效数字）：

①打点计时器打下计数点B时，物体的速度V_B=1.5m/s
②从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△E_P=1.225J，此过程中物体动能的增加量是△E_K=1.125J；
③通过计算，数值上△E_P＞△E_K （填“＞”“=”或“＜”），原因是物体下落过程中受阻力作用．

Answer 1

分析 根据实验的原理确定所需的测量器材．实验时，重锤应紧靠打点计时器，纸带拉着，处于竖直状态，两限位孔竖直对齐．根据相等时间内的位移越来越大，确定正确的纸带．
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，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．该实验的误差主要来源于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在．

解答 解：（1）在验证机械能守恒定律时，表达式为：mgh=$\frac{1}{2}$mv²；两边质量可以消去；故不需要测量质量；故不需要天平；故选：C；
（2）①利用匀变速直线运动的推论
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.1901-0.0701}{4×0.02}$=1.5m/s；
②重力势能减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.125J=1.225 J．
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×1．{5}^{2}$=1.125 J．
③通过计算，数值△E_P大于△E_k，这是因为物体下落过程中受阻力作用．
故答案为：（1）C；
（2）①1.5；
②1.225、1.125；
③＞；物体下落过程中受阻力作用．

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．