Question

【題目】某興趣小組利用自由落體運動來驗證機械能守恒定律．

(1)在本實驗中需要測量的物理量有 （______）

A．重物的質量 B．重力加速度

C．重物下落的高度 D．與重物下落高度所對應的瞬時速度

(2)下列器材中，實驗中必須用到的有 （______）

A．打點計時器 B．重物 　C．天平　D．毫米刻度尺　E．停表　

F．小車 G．交流電源

(3)請完成以下實驗操作步驟：

A．準備實驗器材；

B．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上：

C．將重物連接在紙帶上并穿過打點計時器；

D．接通電源，釋放紙帶；

E．取下紙帶，重復上述實驗多次；

F．____________________．

(4)下圖是實驗中打出的某條點跡清晰的紙帶．已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，當地的重力加速度g取9.80 m／s2，重物的質量為1.00kg．重物運動到B點的動能是___J，重物運動到E點的動能是___J，重物由B點運動到E點的過程中，重物的重力勢能減少了

____J．(均保留3位有效數字)

Answer 1

【答案】C ABDG 拆除裝置,整理器材 2.47 3.94 1.48

【解析】

（1）根據需要驗證機械能守恒定律的表達式mgh=mv2，可知需要直接測量重錘運動的距離。
（2、3）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數據處理以及注意事項。
（4）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B、E點的瞬時速度，根據B、E點的速度求出動能的增加量，根據下降的高度求出重力勢能的減小量。

（1）實驗中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，所以不需要測量重物的質量，故A錯誤。重力加速度是已知的，不需要測量，故B錯誤。重物下落的高度需要測量，故C正確。瞬時速度是根據紙帶上的數據計算得出的，不是直接測量的，故D錯誤。故選C。
（2）驗證機械能守恒定律，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，mgh= mv2，質量可以約去，實驗不需要天平，瞬時速度可以通過打點計時器紙帶進行處理計算得出，不需要秒表，打點計時器需要交流電源，還要刻度尺測量長度，所以必須的物理量為ABDG。故選ABDG.
（3）根據實驗操作步驟，還差拆除裝置，整理器材；
（4）B點的瞬時速度為：，
同理有：，
則動能的增加量為：△EkB=mvB2=×1×2.22252J=2.47J；

△EkE=mvE2=×1×2.87052J=3.94J。
重物由B點運動到E點，重力勢能減少了：△Ep=mgh=1×9.8×（19.34-4.25）×10-2J=1.48J