Question

利用如图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验．

(1)除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有____________．（选填器材前的字母）

A.大小合适的铁质重锤

B.体积较大的木质重锤

C.秒表

D.刻度尺

(2)图2是实验中得到的一条纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图所示，重锤质量m=1kg，已知当地重力加速度g=9.8m/s²，打点计时器打点的周期为0.02s．从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量△E_p=__J，重锤动能的增加量△E_k=____J．（结果保留三位有效数字）

(3)在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是____________．

A.释放重锤前，应使纸带保持竖直

B.做实验时，先释放重锤，再接通打点计时器的电源

C.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度

D.用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度值

(4)某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v²﹣h图象去研究机械能是否守恒．若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v²﹣h图象是图3中的哪一个____

Answer

AD 0.479 0.470 AD A

【解析】①要验证钩码动能的增加量与重力势能的增加量是否相等，要刻度尺测量下落的高度，从而算出瞬时速度，在纸带处理时需刻度尺，游标卡尺不适用．用打点计时器来算出所用时间，不需要秒表，对于重锤在下落过程中受到阻力越小越好，则为体积小，质量适中的铁球较好．故选：AC．
②重力势能减小量：△Ep=mghB=1×9.8×0.0489=0.479J
匀变速直线运动中时间中点瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：

故动能的增量为： ；
③释放重锤前，应使纸带保持竖直，选项A正确；做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤，选项B错误；重锤某点的速度是通过纸带上相邻两点的距离与对应的时间比来求解的，选项C错误；用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度值，选项D正确；故选AD.

④若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，根据动能定理，则有：mgh-fh=mv2；解得：v2=（2g-）h，因此画出v2-h图象是A图.

点睛：解决本题的关键掌握验证机械能守恒定律的实验原理，通过实验原理确定所需的器材．该题主要考查了验证机械能守恒定律的实验的操作步骤和运用运动学规律、功能关系去处理实验数据的能力.