Question

【題目】用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．重錘從高處由靜止落下的過程中，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，已知重力加速度為g，即可驗證機械能守恒定律．

（1）下列說法正確的是______。

A．用刻度尺測量重物下落的距離，用秒表測量下落的時間

B．通過測量重物自由下落過程中動能的增加量和重力勢能的減少量是否相等來驗證機械能守恒定律

C．重物在下落過程中克服空氣阻力做功是實驗誤差來源之一

D．需要用天平測量重物的質量

（2）如圖2所示是實驗中得到一條較為理想的紙帶，將起始點記為O，并在離O點較遠的任意點依次選取6個連續的點，分別記為A、B、C、D、E、F，測出它們與O點的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流電的周期為T，設重錘質量為m，則在打O點和E點這段時間內的重力勢能的減少量的表達式為______，在打E點時重錘的動能的表達式為______．

（3）在本實驗中發現，重錘減少的重力勢能總是______重錘增加的動能（選填“大于”或“小于”），主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，為了測定阻力大小，可算出圖2中紙帶各點對應的速度，分別記為v1至vn，并作vn2﹣hn圖象,如圖3所示，若直線斜率為k，則可測出阻力大小的表達式為______．

Answer 1

【答案】 （1）BC， （2）mgh5， （3）大于，

【解析】（1）實驗時打點計時器可以記錄時間，不需要用秒表測量重物下落的時間，故A錯誤．通過測量重物自由下落過程中動能的增加量和重力勢能的減少量是否相等，來驗證機械能守恒定律，故B正確．重物在下落過程中克服空氣阻力做功是實驗誤差來源之一，還有摩擦阻力，故C正確．實驗驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質量可以約去，所以不需要用天平測量重物的質量．故D錯誤；故選BC.

（2）在打O點和E點這段時間內的重力勢能的減少量△Ep=mgh5，E點的瞬時速度 ，則打E點時重錘的動能．
（3）由于重錘下落過程中存在著阻力作用，實驗中會發現重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能．根據vn2＝2ah知，圖線的斜率k=2a，則，重錘下落過程中，受到重力和阻力作用，根據牛頓第二定律得：mg-f=ma，則阻力的大小f=mg-ma=mg-mk=m（g-k）．