Question

【题目】如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.

（1）实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案.

A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度；

B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过计算出瞬时速度；

C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过计算出高度h；

D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v.

(1)以上方案中只有一种正确，正确的是___________ （填入相应的字母）

（2）某同学按照正确操作选的纸带如图所示，其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50Hz，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中（单位：cm），重锤的质量为m=0.1kg，重力加速度g=9.80m/s2. 根据以上数据当打点计时器打到D点时，重物重力势能的减少量为___J，动能的增加量为_____J.（要求计算数值保留三位有效数字）

（3）实验中误差产生的原因_________________ ，__________________ 。(写出两个原因)

（4）通过作图法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度.从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以___________ 为纵轴，以___________ 为横轴，根据实验数据作出图线.若在实验误差允许的范围内，图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律.

（5）该装置也可用于精度要求不是很高的重力加速度g的测量，依据第（2）问中选取的纸带可计得重力加速度g = ___________ m/s2.

Answer 1

【答案】 D 0.190 0.186（0.187也可） 下落过程中存在阻力 长度的测量 h 9.69（9.50~9.75之间均可）

【解析】（1）该实验是验证机械能守恒定律的实验．因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒．如果把重物的实际运动看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证呢．其中ABC三项都是运用了自由落体的运动规律求解的，故D正确．

（2）从O点到D点，重物的重力势能的减少量，D点的瞬时速度，则动能的增加量．

（3）下落过程中存在阻力，长度的测量也存在误差；计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定等

（4）测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方，然后以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作图线．若在实验误差允许的范围内，图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律．

（5）根据得．