Question

【题目】某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中：提出了如图所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验。

（1）组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是_____，理由是_____。

（2）若该小组采用甲方案进行实验，除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_____。

A．交流电源 B．刻度尺 C．天平（含砝码）

（3）若该小组采用甲方案的装置打出了一条纸带如图丙所示，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC．已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T．设重物的质量为m从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量△Ep＝_____，动能变化量△Ek＝_____。

（4）该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2﹣h图线如图丁所示，谓根据图线计算出当地的重力加速度g＝_____m/s2．（结果保留三位有效数字）

Answer 1

【答案】甲， 采用图乙实验时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故图乙不能用于验证机械能守恒 AB -mghB 9.75

【解析】

（1）[1] 该小组选择的方案是甲图；由甲、乙两图可知，乙图存在的摩擦远远大于甲图中摩擦，由此可知甲图验证机械能守恒更合适。

[2] 采用图乙实验时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故图乙不能用于验证机械能守恒

（2）[3]该实验中要使用打点计时器，使用要交流电源（A）；要测量各点之间的距离，使用需要刻度尺（B）；验证机械能守恒时，等号两侧的质量可以约掉，所以不需要天平（C）；故选AB.

（3）[4]重物的质量为m从打O点到打B点的过程中，重物的重力做功为：W＝mghB；所以重力势能变化量为：△Ep＝﹣mghB

[5]匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：

则动能的变化量：

（4）[6]由机械能守恒mgh=mv2得v2＝2gh，由此可知：图象的斜率k＝2g，由此可以求出当地的重力加速度，由图可知，当h＝20cm时，v2＝3.90，所以k=v2/h=3.90/0.2=19.5，所以g≈9.75m/s2。