Question

在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）下列器材中（如图1）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）关于本实验的误差，说法不正确的一项是

A

A．选择质量较小的重物，有利于减小误差
B．选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差
C．先松开纸带后接通电源会造成较大的误差
D．实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用
（3）在实验中，质量m=1kg的物体自由下落，得到如图2所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s．那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量E_p=

2.25

J，此过程中物体动能的增加量E_k=

2.21

J．（取g=9.8m/s²，保留三位有效数字）

Answer 1

分析：明确该实验的实验原理，了解具体操作细节，正确应用匀变速直线运动的规律以及推论即可正确解答该题．
利用在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小，然后根据动能、势能定义进一步求得动能和势能的变化情况．

解答：解：（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，我们验证的是减少的重力势能与增加的动能之间的关系，即比较mgh与

1

2

mv²的关系，在比较是物体质量可以约掉，因此不需要天平．故C正确；
（2）A、质量较小时，阻力相对就较大，导致增加的动能更小于减小重力势能，故A错误；
B、选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，这样才能确保初速度为零，故B正确；
C、先松开纸带后接通电源，这样初速度不为零，但处理时，却当作初速度为零的，所以会造成较大的误差，故C正确；
D、实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用，故D正确；
本题宣布正确的，所以选：A
（3）物体重力势能的减小量等于其重力所做功，故有：△E_P=mgh_OB=2.25J
在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，故有：
v_B=

hAC

2T

=

0.323-0.155

2×0.04

m/s=2.1m/s
所以物体动能的增量为：△E_kB=

1

2

mv_B²=2.21J
故答案为：（1）C，（2）A，（3）2.25，2.21．

点评：正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等，会起到事半功倍的效果，同时要加强物理基本规律在实验中的应用．