Question

在《验证机械能守恒定律》实验中，打出的纸带如图所示，其中A、B为打点计时器打下的第1、2个点，AB=2mm，D、E、F为点迹清晰时连续打出的计时点，测得D、E、F到A的距离分别为S₁、S₂、S₃（图中未画出）．设打点计时器的打点频率为f，重物质量为m，实验地点重力加速度为g．一位学生想从纸带上验证打下A点到打下E点过程中，重物的机械能守恒．

（1）实验中，如下哪些操作是必要的______．
A．用秒表测量时间
B．重物的质量应尽可能大些
C．先开电源后放纸带
D．先放纸带后开电源
（2）重物重力势能减少量△E_P=______，动能增量△E_K=______．
（3）比较△E_P和△E_K发现，重物重力势能的减少量△E_P大于动能的增加量△E_K，造成这一误差的原因______．

Answer 1

（1）A、可以用打点计时器计算时间，不需要秒表，故A错误；
B、重物的质量应尽可能大些，这样可以减小阻力引起的误差，故B正确；
C、打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，故C正确，D错误；
故选：BC
（2）因为AB=2mm，则A点为自由落体运动的初始位置，即v_A=0，
从A点到E点过程中，重力势能的减小量为：△E_P=mgS₂
根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度得：
B点的瞬时速度：vB=

S3-S1

2T

=

(S3-S1)f

2

则动能增量为：△E_K=

1

2

mvB2=

m(S3-S1)2f2

8

（3）因为实验中有阻力作用，所以减小的重力势能大于增加的动能．
故答案为：（1）BC；（2）mgS₂；

m(S3-S1)2f2

8

；（3）实验过程中有阻力作用．