Question

如图所示，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安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示．图中O点为打点起始点，且速度为零．选取纸带上打出的连续点A、B、C、…作为计数点，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h₁、h₂、h₃．已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，计时器打点周期为T．为了验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从O点到F点的过程中，重锤重力势能的减少量       ，动能的增加量      （用题中所给字母表示）．

③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

④某同学在实验中发现重锤增加的动能略小于重锤减少的重力势能，于是深入研究阻力f对本实验的影响．他测出各计数点到起始点的距离h，并计算出各计数点的速度v，用实验测得的数据绘制出v²-h图线，如图所示．图象是一条直线，此直线斜率的物理含义是        （用数学表达式书写，可能用到的物理量m、g、f）

Answer

①D ②，③ BD ④

【解析】试题分析：①打点计时器的工作电源是交流电源，在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表．重锤的质量可以不测．故必需的仪器有D； 故选D．

②从打下O点到打下F点的过程中，重锤重力势能的减少量△EP=mgh2．F点的瞬时速度：，则动能的增加量为：

③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．故选BD．

④根据能量关系可知：mgh=mv2+fh得：，可知图线的斜率等于

考点：验证机械能守恒定律

【名师点睛】本题考查验证机械能守恒定律的实验，要明确各种实验仪器的使用方法和实验的实验原理是解决实验问题的关键，注意实验过程中尽量减小摩擦阻力的影响，同时掌握瞬时速度通过实验数据算出，而不是理论推算，下落高度是通过刻度尺来测量而得。