Question

13．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，
（1）下列敘述正確的是CD
A．實驗中應(yīng)用秒表測出重物下落的時間
B．可用自由落體運動的規(guī)律計算重物的瞬時速度
C．因為是通過比較$\frac{m{v}^{2}}{2}$和mgh是否相等來驗證機械能是否守恒，故不需要測量重物的質(zhì)量
D．釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過限位孔
（2）讓質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，所用電源的頻率為50Hz，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各各計數(shù)點對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示，（圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D、E分別是每打兩個點取出的計數(shù)點，單位：mm）

根據(jù)紙帶要求計算：（取g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）
①重錘從開始下落到打B點時，減少的重力勢能為1.91J
②重錘從下落到打B點時增加的動能為1.88 J
③從②③數(shù)據(jù)可以看到重錘減少的重力勢能略大于其增加的動能，分析原因可能是因為重錘在下落時要受到阻力作用（打點計時器對紙帶的摩擦阻力、空氣阻力等），重錘克服阻力做功要損失一部分機械能．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理和操作中的注意事項確定合適的器材以及正確的操作步驟．
該實驗為驗證性實驗，是在知道原理的情況下進行驗證，因此求出物體下落時重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可驗證，但是由于存在誤差，物體下落時克服阻力做功，因此重力勢能的減小量略大于動能的增加量．

解答 解：（1）A、打點計時器本身是計時打點的，不需要秒表，故A錯誤；
B、自由落體運動的加速度是a=g，即沒有阻力情況下的運動，若用自由落體運動的規(guī)律計算則認為重物只受重力，忽略了阻力的影響，無論怎樣計算的結(jié)果一定是機械能守恒的，故B錯誤；
C、因為是通過比較$\frac{1}{2}m{v}^{2}$和mgh是否相等來驗證機械能是否守恒，故不需要測量重物的質(zhì)量；C正確；
D、釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過限位孔．D正確；
故選：CD；
（2）重力勢能的減小量為：△E_P=mgh_OB=1×9.8×0.195=1.91J；
B點時的速度等于AC之間的平均速度：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2805-0.1250}{2×2×0.02}$m/s=1.94m/s
重錘下落到B點時增加的動能為：E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}$×1×1.94²J=1.88J；
根據(jù)計算結(jié)果可以得出該實驗的實驗結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．
故答案為：（1）CD；（2）①1.91；②1.88；③重錘在下落時要受到阻力作用（打點計時器對紙帶的摩擦阻力、空氣阻力等），重錘克服阻力做功要損失一部分機械能．

點評 通過該題理解驗證性實驗的特點，把握實驗原理，提升實驗?zāi)芰�，該題是考查基礎(chǔ)實驗知識的好題．