Question

某同学在验证机械能守恒定律的实验中，使重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．实验中所用重物的质量m＝2kg，打点计时器每隔T =0．02 s打一个点，当地的重力加速度g=9．8 m/s²．

（1）记录B点时，重物的速度v_B＝_____m/s，（此空及后面两空均保留三位有效数字），重物动能E_kB＝____J。从开始下落到至B点，重物的重力势能减少量是_____J，由此可得到的结论是            。

（2）该同学进一步分析发现重物动能的增量总是略小于重力势能的减少量，造成这一现象的原因可能是         。（写出一条合理的原因即可）

（3）若该同学在实验时没有测量重物质量，是否能够正常完成实验？________（填“能”或“不能”）

（4）该同学在纸带上又选取了多个计数点，并测出了各计数点到第一个点O的距离h，算出了各计数点对应的速度v，若重物下落过程中机械能守恒，则以h为横轴，以为纵轴画出的图线应是如下图中的          ，图线的斜率表示           。

Answer

（1）2．00，4．00，4．02，在误差允许的范围内重物在自由下落的过程中机械能守恒；

（2）重物下落过程中受到空气阻力；纸带与限位框之间有摩擦等；（3）能；（4）C，重力加速度g。

【解析】试题分析：（1）重物速度，动能，重力势能减少（重力加速度取，而不能取，也就是说是错误结果），，重力势能减少量与动能增加量近似相等，即在误差允许的范围内重物在自由下落的过程中，机械能守恒。

（2）重物重力势能减少量总是大于动能增加量，原因是下落过程中需克服阻力做功，限位孔和纸带、纸带和空气之间均有阻力。

（3）实验需要验证的关系式是，质量m可消去，故只需验证。

（4）根据机械能守恒定律，有，则，类比于，可知—h图像是过原点的一条直线，故C正确，斜率表示重力加速度。

考点：实验——验证机械能守恒定律。