Question

“验证机械能守恒定律”的实验装置如图1所示，采用重物自由下落的方法：

（1）实验中，下面哪种测量工具是必需的      ．

A．天平  B．直流电源  C．刻度尺  D．秒表

（2）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s²，所用重物的质量为200g，实验中选取一条符合实验要求的纸带如图2所示，0为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．计算B点瞬时速度时，甲同学用v=2gx_OB，乙同学用vB=，其中所选方法正确的是      （选填“甲”或“乙”）同学；根据以上数据，可知重物由O运动到B点时动能的增加量等于      J，重力势能减少量等于      J（计算结果均保留3位有效数字）

（3）实验中，发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是      ．

Answer

（1）C，（2）乙，0.369，0.376，（3）由于阻力的存在，使得一部分重力势能转化为内能．

【解析】

试题分析：根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材．

根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．

【解析】
（1）实验中需要测量重物下降的高度，即测量点迹间的距离，所以需要刻度尺，验证动能增加量和重力势能减小量是否相等时，两边都有质量，可以约去，所以不需要天平，打点计时器使用的是交流电源，时间可以通过打点计时器直接测量，不需要秒表，故选：C．

（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，所以正确的是乙同学．

B点的速度=1.92m/s，则动能的增加量J=0.369J，重力势能的减小量△Ep=mgh=0.2×9.8×0.192J=0.376J．

（3）发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是由于阻力的存在，使得一部分重力势能转化为内能．

故答案为：（1）C，（2）乙，0.369，0.376，（3）由于阻力的存在，使得一部分重力势能转化为内能．

【点评】纸带问题的处理时力学实验中常见的问题．我们可以纸带法实验中，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，这是纸带法实验中考查的重点．