Question

【題目】如圖為驗證機械能守恒定律的實驗中，質量m=1kg的重物自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖所示，相鄰記數點間的時間間隔為0.04s，長度單位是cm，g取9.8m/s2．則：

（1）在該實驗中，下面敘述正確的是（______）

A．應用天平稱出重物的質量

B．應當選用點跡清晰，第一、二兩點距離約2mm的紙帶進行測量

C．操作時應先放紙帶，后接通電源

D．打點計時器應接在直流電源上

（2）驗證機械能守恒定律的實驗步驟有：

①把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線將學生電源和打點計時器接好。

②重復上一步的過程，打三到五條紙帶。

③把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘停靠在打點計時器附近。

④用公式，計算出各點的瞬時速度v1、v2、v3、……并記錄在表格中。

⑤接通電源，待計時器打點穩定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點。

⑥計算各點的重力勢能的減少量mghn和動能的增加量，并進行比較，看是否相等，將數值填入表格內。

⑦選擇一條點跡清晰的紙帶，在起始點標上O，以后各點依次為1、2、3、……用刻度尺測量對應下落的高度h1、h2、h3、……記入表格中。上述步驟合理的順序應該是______________________。

（3）從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖所示（其中一段紙帶圖中未畫出）。圖中O點為打出的起始點，且速度為零。選取在紙帶上打出的點A、B、C、D作為計數點，并測出A、B、C、D點距起始點O的距離如圖所示。由此可計算出物體下落到B點時勢能的變化量ΔEP=_____J（保留三位有效數字），動能的增加量ΔEk=_____J（保留三位有效數字）。

（4）該同學利用自己在做該實驗時打出的紙帶，測量出了各計數點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數點對應的速度v，以h為橫軸，以v2為縱軸畫出了如圖的圖線。若圖線的斜率為k， 則可知當地的重力加速的表達式為_____，圖線不經過原點的可能原因是_____________________。

Answer 1

【答案】 B ①③⑤②⑦④⑥ 1.91 1.89 先放紙帶后打開打點計時器（或者沒有從起始點開始測量）

【解析】（1）驗證機械能守恒，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩邊都有質量，可以約去，所以不一定需要測量重錘的質量，A錯誤；當物體做自由落體運動時，第一、二兩點大約距離，所以應選用點跡清晰且第一、二兩點間的距離約為2mm的紙帶進行測量，故B正確；實驗過程中應先接通電源后釋放紙帶，C錯誤；帶點計時器使用的是交流電源，D錯誤；

（2）在進行實驗時，一般順序為安裝實驗儀器，進行實驗，記錄數據，整理儀器，故順序為①③⑤②⑦④⑥

（3）勢能變化量為，B點的速度為，增加的動能為，聯立代入數據解得

（4）根據可得，故，所以，圖線不過原點，說明開始時，物體已經具有了動能，可能是操作時先釋放重物，后接通電源開關．