Question

某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。已知当地的重力加速度g＝9.80m/s²。实验小组选出的一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。打点计时器的打点周期T=0.02s。

（1）要验证重锤下落过程中符合机械能守恒，除了图示器材，以下实验器材必须要选取的有___________。（填写字母代号）
A．秒表        B．刻度尺         C．天平          D．交流电源
（2）为了验证机械能守恒的规律，我们需要证明的表达式为（请根据题目已知和图乙中测量量的符号写出表达式）__________________。
（3）实验中由于阻力的存在，预计在此实验中重力势能的减少量应该_____________动能的增加量（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
（4）进一步测得图乙中h₁=12.01cm，h₂=7.14cm，h₃=8.71cm。若重锤的质量为0.10kg，根据以上数据可知：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了    J，此时重锤的动能比开始下落时增加了       J。（计算结果保留3位有效数字）
（5）根据计算结果分析，该实验小组在做实验时可能出现的问题是                               。

Answer 1

（1）BD；（2）g(h₁+h₂)= ；（3）大于；（4）0.188；0.196；（5）实验时先释放纸带，然后再接通打点计时器的电源。

解析试题解析：（1）图示中的器材已经知道了，但实验时我们还需要选取的是刻度尺，用它来测距离，还需要交流电流，用它来让打点计时器工作；而秒表与天平就不需要了，故选BD。
（2）由于O为第一个点，动能为零，我们再以B点为零势能点，则O点的重力势能为mg(h₁+h₂)；B点的速度为v_B=，所以B点的动能为，故需要证明的表达式为mg(h₁+h₂)= ，即g(h₁+h₂)= ；
(3)由于阻力的存在，动能的增量会减少，故重力势能的减少量应该大于动能的增加量；
（4）将数据代入计算得，重力势能减少了：mg(h₁+h₂)=0.1×9.8×（0.1201+0.0714）J=0.188J；动能增加了：=J=0.196J；
（5）由于实际的结果是动能的增量大于重力势能的增量，故其出现的问题是实验时先释放纸带，然后再接通打点计时器的电源，说明打第一个点时，纸带已经具有一定的速度了。
考点：验证机械能守恒定律。