Question

如图甲所示是“验证机械能守恒定律”的实验装置，质量m的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，纸带如图乙所示，数据单位为cm，相邻计数点时间间隔为0.02s，g取9.8m/s²．

（一）下面是本实验的几个操作步骤，请做出判断：

A.按照图示的装置安装器件；

B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；

C.用天平测出重锤的质量；

D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；

E.测量纸带上某些点间的距离；

F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

(1)其中没有必要进行的步骤是________，操作不当的步骤是________。

(2)从减少阻力对实验的影响角度考虑，下列操作不可行的是________．

A．选用铁质重锤          

B．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上

C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直

D．重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直

（二）根据图示乙纸带的数据，计算并回答以下问题：

(3)假设物体的质量m=1.00kg，从起点O到打下计数点B的过程中，物体重力势能减少量△E_p＝______；此过程中物体动能的增加量△E_k=______．（以上结果均保留三位有效数字）

(4)实验得出的初步结论是：________________．

(5)处理实验数据后发现，物体动能的增加量△E_k总略小于重力势能减少量△E_p，其可能的原因是______．

(6)若以重物下落的高度h为横坐标，以v²/2为纵坐标，根据纸带上的一系列点算出相关各点的速度v，量出对应下落高度h，则下列各图像正确的是_______．

Answer

C B D 0.491J 0.480J 在实验误差允许的范围内，物体下落过程机械能守恒 物体下落过程受到阻力作用（纸带与限位孔之间摩擦阻力和物体受空气阻力） C

【解析】（1）将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B操作不当．因为我们是比较的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C没有必要；

（2）为了减小阻力的影响，实验时重锤选择质量大一些的，体积小一些的，故A正确；安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力的影响，故B正确；释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故C正确；重锤下落过程中，手不能拉着纸带，故D不可行．

（3）根据功能关系可知，当打点计时器打在B点时，重锤的重力势能的减少量为： ，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度有： ，动能变化量

（4）在实验误差允许的范围内，物体下落过程机械能守恒

（5）因为实验中有阻力作用，所以减小的重力势能大于增加的动能．

（6）依据机械能守恒可知，解得，故可知与h成正比，C正确。