Question

(8分)如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、导线、开关。回答下列问题：

⑴为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有      (填入正确选项前的字母)；
A．秒表         B．刻度尺         C．0～6V的交流电源         D．0～6V的直流电源
⑵实验中误差产生的原因有                                                                
                                                                            (写出两个原因)；
⑶若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度为g＝9.80m/s²，重物质量为mkg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中O为第一个点，A、B、C为另外3个连续点，由图中数据可知重物由O点运动到B点重力势能减少量ΔE_p＝     J，动能增量ΔE_k＝     J，得出的结论是                。(计算结果保留三位有效数字)

Answer 1

⑴BC；⑵用刻度尺测量纸带上点之间的距离，即重物下落的高度时，会引起实验误差，纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦力，也会对实验造成误差；⑶7.62m，7.59m，在实验误差允许的范围内，机械能守恒。

试题分析：⑴从实验提供的已有器材中可知，由于选用了电磁打点计时器，因此需要学生电源，且为低压交流电源，故选项C正确；选项D错误；实验过程中需要测量纸带上点之间的距离，即重物下落的高度，因此需要使用刻度尺，故选项B正确，本实验中无需测量时间，故选项A错误。
⑵在实验过程中，用刻度尺测量纸带上点之间的距离，即重物下落的高度时，读数(刻度尺需要估读)会引起此实验的偶然误差，纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦力，以及重物下落过程中所受的空气阻力等，也会对此实验造成系统误差；
⑶由图中数据可知重物由O点运动到B点的过程中，下降的高度为77.76cm＝0.7776m，因此此过程中重力势能减少量ΔE_p＝mgh＝m×9.80×0.7776J＝7.62m，运动至B时重物对应的速度为：v_B＝×10^－2m/s＝3.895m/s，所以重物由O点运动到B点的过程中，动能增量ΔE_k＝－0＝0.5×m×3.895²J＝7.59m，通过ΔE_p和ΔE_k两者大小的比较可知，在实验误差允许的范围内，减少的重力势能与增加的动能几乎相等，即机械能守恒。