Question

【題目】如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖.

（1）實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案.

A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v=gt計算出瞬時速度；

B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過計算出瞬時速度；

C．根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過計算出高度h；

D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v.

(1)以上方案中只有一種正確，正確的是___________ （填入相應(yīng)的字母）

（2）某同學(xué)按照正確操作選的紙帶如圖所示，其中O是起始點，A、B、C、D、E是打點計時器連續(xù)打下的5個點，打點頻率為50Hz，該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C、D、E各點的距離，并記錄在圖中（單位：cm），重錘的質(zhì)量為m=0.1kg，重力加速度g=9.80m/s2. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)當(dāng)打點計時器打到D點時，重物重力勢能的減少量為___J，動能的增加量為_____J.（要求計算數(shù)值保留三位有效數(shù)字）

（3）實驗中誤差產(chǎn)生的原因_________________ ，__________________ 。(寫出兩個原因)

（4）通過作圖法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實驗的準(zhǔn)確程度.從紙帶上選取多個點，測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v2，然后以___________ 為縱軸，以___________ 為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出圖線.若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，圖線是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒定律.

（5）該裝置也可用于精度要求不是很高的重力加速度g的測量，依據(jù)第（2）問中選取的紙帶可計得重力加速度g = ___________ m/s2.

Answer 1

【答案】 D 0.190 0.186（0.187也可） 下落過程中存在阻力 長度的測量 h 9.69（9.50~9.75之間均可）

【解析】（1）該實驗是驗證機械能守恒定律的實驗．因為我們知道自由落體運動只受重力，機械能就守恒．如果把重物的實際運動看成自由落體運動，再運用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗證呢．其中ABC三項都是運用了自由落體的運動規(guī)律求解的，故D正確．

（2）從O點到D點，重物的重力勢能的減少量，D點的瞬時速度，則動能的增加量．

（3）下落過程中存在阻力，長度的測量也存在誤差；計算勢能變化時，選取始末兩點距離過近，交流電頻率不穩(wěn)定等

（4）測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方，然后以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖線．若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，圖線是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒定律．

（5）根據(jù)得．