Question

4．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，质量m=1.00kg的重物自由下落．图乙为纸带上打出的一系列点，标注的数据是点A、B、C、D到起点0的距离．已知相邻两点的时间间隔为0.02s，取g=9.80m/s²．

（1）下列器材中不必要是BC（填选项前的字母代号）．
A．重物  B．天平  C．秒表  D．纸带  E．毫米刻度尺
（2）下列说法正确的是BD（填选项前的字母代号）．
A．打点计时器应接低直流电源          
B．应该选通电打点，然后释放纸带
C．选择质量较小的重物，有利于减小误差 
D．实验的误差，主要是下落过程中重物和纸带受到的阻力而产生的
（3）如图乙，若打点0时，重物的速度为零．那么，从打点0到打点C的过程中，重物的重力势能减少量△E_p=7.62J，动能增加量△E_k=7.56J．（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 根据实验的原理确定所需的测量器材．实验时，重锤应紧靠打点计时器，纸带拉着，处于竖直状态，两限位孔竖直对齐．
验证机械能守恒定律实验中，通过纸带上打点可确定重锤的位置，从而算出由静止到某点的速度对应的动能与这两点间的重力势能的关系，来验证机械能是否守恒．

解答 解：（1）在验证机械能守恒定律时，表达式为：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，两边质量可以消去，故不需要测量质量；故不需要天平；
该实验有打点计时器，不需要秒表，
故选：BC；
（2）A、打点计时器应接低交流电源，故A错误；
B、实验时应先接通电源，再松开纸带．故B正确．
C、为了减小阻力的影响，重物选择质量大一些，体积小一些的．故C错误；
D、实验的误差，主要是下落过程中重物和纸带受到的阻力而产生的，故D正确；
故选：BD．
（3）从打点0到打点C的过程中，重物的重力势能减少量△E_p=1×9.8×0.7775=7.62J
由匀变速直线运动的规律，中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，
   即v_C=$\frac{0.8573-0.7018}{2×0.02}$=3.89m/s   
动能增加量△E_k=$\frac{1}{2}×1×$（3.89）²=7.56J
故答案为：（1）BC
（2）BD
（3）7.62；7.56

点评 考查验证机械能守恒定律实验器材，在记忆实验器材时要注意结合实验原理及方法来记忆．要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．知道能够减小实验误差的方法．