Question

16．如圖1所示為“驗證機械能守恒定律”實驗裝置，實驗目的是驗證重物自由下落過程中機械能是否守恒，已知當?shù)刂亓�加速度g=9.79m/s²，打點計時器交流電源的頻率為50HZ．

（1）實驗中需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h，某小組利用實驗測得到的紙袋，設計了以下四種測量方案：
A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v=gt計算出瞬時速度v
B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v=$\sqrt{2gh}$ 計算瞬時速度v
C．根據(jù)做勻變速直線運動時紙袋上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$計算出高度hD．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運動時紙袋上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點的平均速度，測算出瞬時速度v．
正確的實驗方案是D
（2）某實驗小組同學打出如圖2所示紙帶，已測得計數(shù)點A，B，C，D，E五個計數(shù)點與O點的距離為4.57cm，9.53cm，14.88cm，20.61cm，26.73cm，相鄰計數(shù)點時間的時間間隔T=0.02s，取打A點時重物高度為重力勢能為零點，重物質量為m，則打C點時重物的動能為3.84m，重力勢能為-1.01m．（保留3位有效數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）該實驗是驗證機械能守恒定律的實驗．因為我們知道自由落體運動只受重力，機械能就守恒．如果把重物看成自由落體運動，再運用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗證．
（2）根據(jù)某段時間內平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的速度，從而得出C點的動能，根據(jù)重力勢能的表達式求出重力勢能的大�。�

解答 解：（1）該實驗是驗證機械能守恒定律的實驗．因為我們知道自由落體運動只受重力，機械能就守恒．如果把重物看成自由落體運動，再運用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗證．
其中ABC三項都是運用了自由落體的運動規(guī)律求解的，故ABC錯誤．
故選：D．
（2）C點的速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.2061-0.0953}{0.04}m/s$=2.77m/s，則C點的動能${E}_{kC}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×m×2.7{7}^{2}$=3.84m，取打A點時重物高度為重力勢能為零點
，則C點的重力勢能E_p=-mgh_AC=m×9.79×（0.1488-0.0457）=-1.01m．
故答案為：（1）D   （2）3.84  （2）-1.01．

點評 我們做驗證實驗、探究實驗過程中，不能用驗證的物理規(guī)律和探究的物理結論去求解問題．以及需要掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度．