Question

【題目】在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，質量m=1．00㎏的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點．如圖所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續點（其他點未畫出）．已知打點計時器每隔0．02s打一次點，當地的重力加速度g=9．80m/s2．那么：

①紙帶的 端（選填“左”或“右”）與重物相連；

②根據圖上所得的數據，應取圖中O點和 點來驗證機械能守恒定律；

③從O點到所取點，重物重力勢能減少量EP = J，該所取點的速度大小為 m/s；（結果取3位有效數字）

④一位同學按如下方法判斷機械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應計數點的重物速度為v，描繪v2－h圖像，若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒，該同學的判斷依據 （填“正確”或“不正確）

⑤在《驗證機械能守恒定律》實驗中，兩實驗小組同學分別采用了如圖甲和乙所示的裝置將重物由靜止釋放，采用兩種不同的實驗方案進行實驗。

Ⅰ、關于兩圖裝置中重物以及實驗器材的選擇下列說法正確的是

A．在甲圖中，下落物體應選擇密度大的重物

B．在乙圖中，兩個重物的質量關系是m1 >m2

C．采用甲、乙的方案進行實驗，都還需要的實驗器材有交流電源、刻度尺和天平

D．采用甲、乙的方案進行實驗，都必須先釋放重物，再打開打點計時器

Ⅱ、比較甲、乙兩種實驗方案，你認為 更合理。

Answer 1

【答案】左；B；1．88；1．92；不正確；AB；甲

【解析】

試題分析：①下落過程為勻加速運動，物體運動速度漸漸變大，故打點間距應變大，所以紙帶的左端與重物相連；

②要驗證機械能守恒，應求得某點的速度才行，由數據可得B的速度，故選B點

③從O到B的距離；B的速度為

故

④該同學的判斷依據不正確．在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，根據，可得，則此時v2-h圖象就是過原點的一條直線．所以要想通過v2-h圖象的方法驗證機械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g．

⑤為了使空氣阻力影響更小，在甲圖中，下落物體應選擇密度大的重物，故A正確；乙圖是驗證系統機械能是否守恒，m1向下運動，m2向上運動，所以，故B正確；在甲圖中，不需要測量物體的質量，即不需要天平，乙圖是驗證系統機械能是否守恒，即驗證系統動能的增加量和系統重力勢能的減小量是否相等，動能的增加量為，重力勢能的減小量為．需要天平，故C錯誤；采用甲、乙的方案進行實驗，都必須先打開打點計時器，再釋放重物，故D錯誤；

（2）甲方案更合理，因為在乙圖中受到細繩和滑輪之間的摩擦力的影響．