Question

（1)在用落体法验证机械能守恒定律的实验中，某同学列举了该实验的几个步骤，其中不正确或没有必要的是________(填序号即可)

A．正确安装好实验仪器

B．将打点计时器接到学生电源直流输出端上

C．用天平测出下落重物的质量，且精确到0.01 kg

D．为了使打出来的第一个点清晰，应该先释放纸带再接通打点计时器电源开关   

E．为了防止重物掉到地上，需要在其落地以前用手接住

F．在纸带上离起始点较远的地方选择几个连续的点，测出它们距起始点的距离

(2)某个小组的三位同学按照正确的操作选得纸带如图.其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g＝9.80 m/s²，打点计时器所用电源频率为f＝50 Hz，设重锤质量为1.00 kg.

①甲同学发现，图中的B是除起始点外打点计时器打下的第n个点．因此他用v_B＝ngT(T是打点计时器的打点周期)计算B点对应时刻物体的速度，这样得到的结果是重力势能的减少量________动能的增加量(填“大于”、“小于”，或“等于”)．

②乙同学认为，可以利用O点到B点的距离h_B计算B点对应时刻物体的速度v_B＝.这样得到的结果是重力势能的减少量________动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”)．

③丙同学用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体瞬时速度，若h_A＝9.51 cm，h_B＝12.42 cm，h_C＝15.70 cm，则丙同学算得该段重锤重力势能的减少量为________J(计算结果保留三位有效数字，下同)，而动能的增加量为________J，这样得到的结果是重力势能的减少量________动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”)．

④若你是指导老师，你认为三个同学的数据处理方法中合理的是________．(选填“甲”“乙”“丙”此空为不定项选择)

Answer

(1)BCDE (2)①小于 ②等于 ③1.22 1.20 大于 ④丙

【解析】(1)将打点计时器接到学生电源的低压交流输出端，故B不正确；因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故C没有必要．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，故D不正确; 为了防止重物掉到地上，需要在其落地以前用手接住会砸伤手，所以不用，重锤下面都有保护的胶垫。E没必要；

(2)①甲同学直接按自由落体计算的瞬时速度，而实际有空气阻力和摩擦力加速度会小于g，所以这样计算的速度偏大，所以重力势能的减少量小于动能的增加量；②乙同学直接利用高度按照匀加计算速度，相当于是利用重力势能求动能，结果是相等的，但这种求法是错误的；③重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.1242 m J=1.22m  J；利用匀变速直线运动的推论得：== =1.55m/s     EkC=mvC2=1.20m  J

由于实验过程中摩擦阻力的存在，重力势能有一部分转化给了摩擦阻力做功产生的内能．重力势能的减少量大于动能的增加量;

④任何实验都存在误差，只要实验步骤操作正确，尽量减小误差即可，三个同学的数据处理方法中合理的是丙．(

思路分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．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．

试题