Question

15．在利用自由落體運動驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中（圖1為裝置圖）：
（1）下列敘述正確的一項是D
A．實驗中應(yīng)用秒表測出重物下落的時間
B．可用自由落體運動的規(guī)律計算重物的瞬時速度
C．實驗時要求先釋放紙帶，在接通打點計時器電源
D．釋放重物前應(yīng)手提紙袋的上端，使紙帶豎直通過限位孔
（2）質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，得到如圖2所示的紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.04s，那么從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量Ep=2.28J，此過程中物體動能的增加量Ek=2.26J（g=9.8m/s²，計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字），由此可見，在誤差允許的范圍內(nèi)，重物機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟．
（2）根據(jù)下降的高度求出物體重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出動能的增加量．

解答 解：（1）A、實驗中不需要用秒表測量重物下落的時間，故A錯誤．
B、重物的瞬時速度，可以通過某段時間內(nèi)的平均速度進(jìn)行求解，不能根據(jù)自由落體運動的規(guī)律計算重物的瞬時速度，否則默認(rèn)了機(jī)械能守恒，失去驗證的意義，故B錯誤．
C、實驗時先接通電源，再釋放重物，故C錯誤．
D、釋放重物前應(yīng)手提紙袋的上端，使紙帶豎直通過限位孔，從而減小阻力的影響，故D正確．
故選：D．
（2）15.50cm=0.1550m，23.25cm=0.2325m，32.50cm=0.3250m，
從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.2325J=2.28J，
B點的瞬時速度為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.3250-0.1550}{0.08}m/s$=2.125m/s，
則動能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×2.12{5}^{2}≈$2.26J．
故答案為：（1）D，（2）2.28J，2.26J．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．