Question

7．在“验证机械能守恒”的实验中
（1）下面叙述正确的是BC
A．应该用天平称出重锤的质量
B．应该选用点迹清晰、特别是第一、二点间距离接近2mm的纸带，用$\frac{1}{2}$mv²=mgh 来验证
C．操作时应先释放纸带再通电
D．打点计时器应接在电压为4V-6V的直流电源上
（2）选出一条纸带如图所示，其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50H_Z交流电，用最小刻度为mm的刻度尺，测得OA=11.13cm，OB=17.69cm，OC=25.9cm．这三个数据中不符合有效数字要求的是25.9，应该写成25.90cm．
（3）在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1㎏，根据以上数据当打点针打到B点时，重锤的重力势能比开始下落时减小了1.734J，这时它的动能是1.704J，g取9.8m/s²．由此得到的结论是在实验误差范围内机械能守恒．

Answer 1

分析 本题的关键是明确用自由落体运动验证机械能守恒的方法，根据表达式mgh=$\frac{1}{2}$mv²可知不需要知道重锤的质量m，但需要确定起始点O的位置的方法是找出2mm距离的两点，然后再求出mgh及$\frac{1}{2}$mv²，比较它们是否相等即可；
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．

解答 解：（1）A、由mgh=$\frac{1}{2}$mv²可知，本实验不需要测量重锤的质量，所以A错误；
B、根据自由落体运动规律应有h=$\frac{1}{2}g{T}^{2}$=$\frac{1}{2}$×9.80.02²m=0.002m=2mm，所以应该选用点迹清晰、特别是第1、2点间距离接近2mm的纸带，故B正确；
C、使用打点计时器时都应先接通电源再释放纸带，这样可以减小实验误差，所以C正确；
D、电磁打点计时器应使用4-6V的交流电源，所以D错误；
故选：BC．
（2）根据刻度尺的读数要求可知，应估读到0.1mm即0.01cm，
所以不符合要求的是25.9cm，应写成25.90cm．
（3）重锤减少的重力势能为：△E_P减=mgh_OB=1.734J，
打B点是的速度为：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{4T}$=1.846m/s，
所以动能为：E_KB=$\frac{1}{2}$×1×1.846²J=1.704J，
由实验数据可知，可见在忽略误差的情况下，重锤的机械能守恒．
故答案为：（1）BC；（2）25.9，25.90；（3）1.734，1.704，在实验误差范围内机械能守恒．

点评 明确每个实验的实验原理，是求解有关实验问题的关键，同时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，难度适中．