Question

【题目】如图所示是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验装置，所用的打点计时器通以50Hz的交流电.

(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中O点为重物刚要下落时打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取g =9.80m/s2 。在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEp=_________J；重物的动能增加量ΔEk=___________J（结果均保留三位有效数字）。

(2)该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的___________误差（选填“偶然”或“系统”）。由此看，甲同学数据处理的结果比较合理的应当是ΔEp________ΔEk（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

(3)乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图所示的图线.由于图线没有过原点，他又检查了几遍，发现测量和计算都没有出现问题，其原因可能是：____________.

(4)乙同学测出该图线的斜率为k，则当地重力加速度的测量值g ____ k（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

Answer 1

【答案】1.82 1.71 系统 大于 先释放重物再接通打点计时器（或：纸带打出第一个点时初速度不为零） 等于

【解析】

(1)根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出动能的增加量．(2)根据系统误差和偶然误差的定义判断本实验中阻力属于哪种误差．(3)根据下落高度为零时，物体速度不为零，分析图线不过原点的原因．结合机械能守恒得的表达式，从而得出图线斜率的含义．

(1)打点计时器打点的周期为0.02s,在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量为：△Ep=mghOB=1×9.8×0.1860J≈1.82J；B点的速度为：,则动能的增加量为：.

(2)各种阻力是不可避免的，这属于系统误差；

(3)从图象中可以看出，当物体下落的高度为0时，物体的速度不为0，说明了操作中先释放重物，再接通（打点计时器）电源．若没有阻力，根据机械能守恒知：，则，斜率k=g．