Question

11．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，重锤质量设为m，当地重力加速度的值为9.80m/s²，让重锤自由下落，在纸带上打出一系列点．舍去初始部分点后得到如图纸带，各点对应刻度尺上的刻度值如图所示．

（1）选用的测量仪器除打点计时器外还需要C；
A．弹簧秤 B．天平 C．毫米刻度尺 D．秒表
（2）图中的纸带左（填左或右）侧是与重物相连的；
（3）从打B点到打G点，重锤的动能增加了1.7m，重力势能减少了1.8m（结果用带有m的值表达，数字部分保留两位数）．实验结论是在误差允许范围内，重物下落过程机械能守恒．

Answer 1

分析 （1）根据验证机械能守恒定律的原理及实验方法，明确需要测量的数据，则可知需要的器材；
（2）根据相等时间内的位移越来越大，确定哪一端与重物相连；
（3）根据下降的高度求出重力势能的减小量；根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度，从而得出动能的增加量．

解答 解：（1）实验不需要测量重力，所以不需要弹簧秤，A错误；
B、而在数据处理中物体的质量可以消去，故不需要测物体的质量，故不用天平，B错误；
C、在求动能时需要测量两点间的长度求出平均速度，故需要用到毫米刻度尺，C正确；
D、实验中由打点计时器测量时间，不再需要秒表，D错误．
故选：C
（2）从A到H可以看出，相等时间内的位移越来越大，则纸带的左端与重物相连．
（3）重锤从打B点到打G点，减小的重力势能△E_p=mgh=m×9.8×（0.2031-0.024）=1.8J；
B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.0519}{0.04}=1.30m/s$，G点的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{FH}}{2T}=\frac{0.2491-0.1584}{0.04}=2.27m/s$
则从打B点到打G点，重锤的动能增加量$△{E}_{K}=\frac{1}{2}m{{v}_{G}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=1.7m$，
实验结论为：在误差允许范围内，重物下落过程机械能守恒．
故答案为：
（1）C；（2）左；（3）1.7m  1.8 m 在误差允许范围内，重物下落过程机械能守恒．

点评 解决本题的关键知道实验的原理，抓住动能的增加量和重力势能的减小量是否相等分析判断，会通过实验的原理确定所需的器材．