Question

【題目】某興趣小組利用自由落體運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

(1)在本實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有 （______）

A．重物的質(zhì)量 B．重力加速度

C．重物下落的高度 D．與重物下落高度所對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度

(2)下列器材中，實(shí)驗(yàn)中必須用到的有 （______）

A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 B．重物 　C．天平　D．毫米刻度尺　E．停表　

F．小車 G．交流電源

(3)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)操作步驟：

A．準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材；

B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上：

C．將重物連接在紙帶上并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；

D．接通電源，釋放紙帶；

E．取下紙帶，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)多次；

F．____________________．

(4)下圖是實(shí)驗(yàn)中打出的某條點(diǎn)跡清晰的紙帶．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?/span>g取9.80 m／s2，重物的質(zhì)量為1.00kg．重物運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的動(dòng)能是___J，重物運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的動(dòng)能是___J，重物由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過程中，重物的重力勢(shì)能減少了

____J．(均保留3位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】C ABDG 拆除裝置,整理器材 2.47 3.94 1.48

【解析】

（1）根據(jù)需要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式mgh=mv2，可知需要直接測(cè)量重錘運(yùn)動(dòng)的距離。
（2、3）解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)。
（4）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B、E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，根據(jù)B、E點(diǎn)的速度求出動(dòng)能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量。

（1）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，所以不需要測(cè)量重物的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤。重力加速度是已知的，不需要測(cè)量，故B錯(cuò)誤。重物下落的高度需要測(cè)量，故C正確。瞬時(shí)速度是根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)計(jì)算得出的，不是直接測(cè)量的，故D錯(cuò)誤。故選C。
（2）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，mgh= mv2，質(zhì)量可以約去，實(shí)驗(yàn)不需要天平，瞬時(shí)速度可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶進(jìn)行處理計(jì)算得出，不需要秒表，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源，還要刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，所以必須的物理量為ABDG。故選ABDG.
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作步驟，還差拆除裝置，整理器材；
（4）B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：，
同理有：，
則動(dòng)能的增加量為：△EkB=mvB2=×1×2.22252J=2.47J；

△EkE=mvE2=×1×2.87052J=3.94J。
重物由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)，重力勢(shì)能減少了：△Ep=mgh=1×9.8×（19.34-4.25）×10-2J=1.48J