Question

如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律。

（1）已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需的器材是__________。

A．直流电源、天平及砝码                B．直流电源、刻度尺

C．交流电源、天平及砝码                D．交流电源、刻度尺

（2）实验中需要测量重物由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度和下落高度，某同学对实验得到的纸带设计了以下四种测量方案，这些方案中合理的是__________。

A．用刻度尺测出重物下落的高度，由打点间隔数算出下落时间，通过计算出瞬时速度

B．用刻度尺测出重物下落的高度，并通过计算出瞬时速度

C．根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算得出高度

D．用刻度尺测出重物下落的高度，根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度

（3）安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出一条符合要求的纸带，如图乙所示。图乙中点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点、、、…、作为计数点，测出其中、、点距起始点的距离分别为、、。已知重物质量为，重力加速度为，打点计时器打点周期为。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下点到打下点的过程中，重物重力势能的减少量__________，动能的增加量__________（用题中所给字母表示）。

（4）实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是__________。

A．该误差属于偶然误差

B．该误差属于系统误差

C．可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差

D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差

（5）某同学在实验中发现重物增加的动能略小于重物减少的重力势能，于是深入研究阻力对本实验的影响。他测出各计数点到起始点的距离并计算出各计数点的速度，用实验测得的数据绘制出图线，如图丙所示。图线是一条直线，此直线斜率的物理含义是____________________。已知当地的重力加速度，由图线求得重物下落时受到阻力与重物所受重力的百分比为__________（结果保留2位有效数字）。

Answer

D D BD 重物下落时加速度的2倍 1.5（1.0~3.0）

【解析】

（1）[1]打点计时器的工作电源是交流电源，在实验中需用刻度尺测量纸带上点与点间的距离，从而可知道重物下降的距离，通过纸带上两点的距离可求出平均速度，从而可知瞬时速度。重物的质量可以不测，故D符合题意，ABC不符合题意。

故选D。

（2）[2]ABC．不能用或来求速度，不能用求高度，否则默认了机械能守恒，失去验证的意义，故ABC不合理；

D．实验中应该用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，故D合理。

故选D。

（3）[3]从打下点到打下点的过程中重物重力势能的减少量

[4]根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则点的瞬时速度

则动能的增加量为

（4）[5]实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，这个误差是系统误差，无法避免，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差，故BD正确，AC错误。

故选BD。

（5）[6]根据

得

可知图线的斜率等于，即重物下落加速度的2倍；

[7]重物下落受阻力时，根据牛顿第二定律有

得

由题图像可知斜率，得