Question

在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中：
（1）产生误差的主要原因是

 

．
A．重物下落的实际距离大于测量值
B．重物下落的实际距离小于测量值
C．重物的实际末速度v大于gt
D．重物的实际末速度v小于gt
（2）甲、乙、丙三位同学分别得到A、B、C三条纸带，它们的前两个点间的距离分别是1.0mm、1.9mm、4.0mm．那么一定存在操作误差的同学是

 

错误的原因是

 

（3）有一条纸带，各点距A点的距离分别为d₁，d₂，d₃，…，如图所示，各相邻点间的时间间隔为T，当地重力加速度为g．要用它来验证B和G两点处机械能是否守恒，可量得BG间的距离h=

 

，B点的速度表达式为v_B

 

，G点的速度表达式为v_G

 

，若B点和G点的速度v_B、v_G和BG间的距离h均为已知量，则当

 

=

 

时，机械能守恒．

Answer 1

分析：（1）验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦；
（2）当物体自由下落时，第一、二两点之间的距离为：h=

1

2

gt²≈2mm，由此可得出正确结果；
（3）根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以得出B、G两点的瞬时速度大小，根据功能关系可得出正确表达式．

解答：解：（1）验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦，使得加速度小于重力加速度，则实际的速度v小于gt．故D正确，A、B、C错误．
故选：D．
（2））当物体自由下落时，第一、二两点之间的距离为：h=

1

2

gt²≈2mm，由此可知乙同学的纸带最为理想，丙同学所得出的纸带，开始两点之间的距离明显大小2mm，着说明他在操作过程中开始打点时，纸带已经具有了速度，可能原因是先释放重物，后接通电源（或释放纸带初速度不为零等）．
（3）由图可知BG间的距离：h=d₆-d₁ 
根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，得出B、G两点的瞬时速度大小分别为：
v_B=

d2

2T

vG=

d7-d5

2T

当动能的增加量等于势能的减小量时，即：
mgh=

1

2

m

v

2 G

-

1

2

m

v

2 B

即：2g(d6-d1)=

v

2 G

-

v

2 B

=

(d7-d5)2

4T2

-

d 2 2

4T2

故答案为：（1）D，（2）丙，先释放重物，后接通电源（或释放纸带初速度不为零等），（3）d₆-d₁，

d2

2T

，

d7-d5

2T

，2g（d₆-d₁），

(d7-d5)2

4T2

-

d 2 2

4T2

．

点评：解答实验问题的关键是正确理解实验原理和实验方法，正确利用所学物理规律解决实验问题，熟练应用物理基本规律，因此这点在平时训练中要重点加强．