[题目]采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律,实验装置如图所示:现有的器材为:带铁夹的铁架台.电火花打点计时器.纸带.重锤.(1)需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案,正确的是( )A.用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度vB.用刻� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律,实验装置如图所示:现有的器材为:带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、重锤.

（1）需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案,正确的是（_____）

A.用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度v

B.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过计算出瞬时速度v

C.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,计算出瞬时速度v,并通过计算出高度h。

D.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,计算出瞬时速度v。

（2）甲同学从打出的纸带中选出一条理想的纸带,如图所示。选取纸带上连续打出的5个点A、B、C、D、E,测出A点与起始点O的距离为s0,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2。已知重锤的质量为m,打点计时器所接交流电的频率为f,当地的重力加速度为g。从起始点O开始到打下C点的过程中,重锤重力势能的减小量为△EP=__________,重锤动能的增加量为△EK=__________。在误差充许的范围内,如果△EP=△EK,则可验证机械能守恒。

（3）乙同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为1、2、3、4、5、6、7,测量各计数点到起始点的距离h,并正确求出打相应点时的速度v。各计数点对应的数据见下表:

计数点	1	2	3	4	5	6	7
h/m	0.124	0.194	0.279	0.380	0.497	0.630	0.777
v/(m·s-1)		1.94	2.33	2.73	3.13	3.50
v2/(m2·s-2)		3.76	5.43	7.45	9.80	12.25

他在如图所示的坐标中,描点作出v2-h图线。由图线可知,重锤下落的加速度g′=__________m/s2(保留三位有效数字);若当地的重力加速度g=9.80m/s2,如果在误差允许的范围内g′=__________,则可验证机械能守恒。

【答案】（1）D （2）mg（s0+ s1）（3）9.74 m/s2（9.60～9.79均可）　g或9.80

【解析】

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。如果把重物的实际运动看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证；利用v2-h图线处理数据，根据可知v2-h图线的斜率就等于2g．

（1）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。如果把重物的实际运动看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证呢。其中ABC三项都是运用了自由落体的运动规律求解的，故D正确；

（2）从起始点O开始到打下C点的过程中，重锤重力势能的减小量为；根据平均速度等于瞬时速度，则C点的速度为，那么重锤动能的增加量为；

（3）利用v2-h图线处理数据，若，那么v2-h图线的斜率就等于2g。
所以重锺下落的加速度：；若当地的重力加速度g=9.80m/s2，如果在误差允许的范围内g′=g或9.80，则可验证机械能守恒．

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（2）将小车靠近打点计时器，将穿好的纸带拉直，接通电源，释放小车. 图乙是打出的一条清晰纸带， O点是打下的第一个点，1、2、3、4、5是连续的计数点，O点和计数点1之间还有多个点（图中未画出），相邻计数点间的时间间隔为0.02s．在打计数点4时小车的速度v=____m/s（保留三位有效数字）．若已知重物的质量为m，小车的质量为M,则从点O到点4的过程中，系统减少的重力势能为___，增加的动能为________（g取9.8m/s2，数字保留两位小数）.