Question

某实验小组利用图（甲）所示装置进行验证机械能守恒定律的实验．图（乙）是一条实验中所打的纸带，O点是

某实验小组利用图（甲）所示装置进行验证机械能守恒定律的实验．图（乙）是一条实验中所打的纸带，O点是纸带上的第一点，A、B、C、D、E、F是在后段选取的6个计数点，每两个计数间还有两个打点未画出，分别测量出各计数点到O点的距离并标注，已知打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g取9.8m/s2．则：（1）关于该实验，以下说法中正确的是______．A．实验中必须测出重锤的质量B．实验时，先松手释放纸带，后接通打点计时器的电源开关C．选择BE段纸带，也可以验证机械能守恒定律D．若电源的实际频率小于50Hz，测计算出的动能增量可能大于重力势能的减小量（2）若测得重锤的质量m=0.1kg，则重锤从O运动到D，其重力势能减少______J，动能增加______J（结果均保留三位有效数字）（3）该组同学分别测算出各计数点的速度，并计算出速度的平方值，数值见下表： 计数点 A B C D E F 高度h 0.0951 0.1940 0.3279 0.4966 0.7003 0.9389 速度v 1.36 1.94 2.52 ______ 3.69 4.28 速度平方v2 1.85 3.76 6.35 ______ 13.62 18.32为能直观的反应物理之间的关系，先选择速度的平方v2为纵坐标，下落高度h为横坐标．请你在图（丙）方格纸中描点作图，根据作出的图线，能粗略验证重锤在自由下落过程中机械能守恒的依据是______

Answer 1

（1）A、验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不必要测量物体的质量．故A错误
B、实验时应先接通电源再释放纸带．故B错误．
C、选择BE段纸带，可以根据动能的增加量和重力势能的减小量是否相等验证机械能守恒．故C正确．
D、若电源的实际频率小于50Hz，则测量的瞬时速度偏大，计算出的动能增量可能大于重力势能的减小量．故D正确．
故选：CD．
（2）O到D的过程中，重力势能的减小量△E_p=mgh=0.1×9.8×0.4966=0.487J；
D点的瞬时速度vD＝

xCE

2T

＝

0.7003?0.3279

0.12

m/s=3.10m/s，则动能的增加量△E＝

1

2

mvD2=

1

2

×0.1×3.102=0.481J．
（3）v_D=3.10m/s，vD2＝3.102＝9.61m2/s2．
图线如图所示．验证重锤在自由下落过程中机械能守恒的依据是图线为通过坐标原点的一条直线，斜率与2g基本相等．
故答案为：（1）CD，（2）0.487，0.481．（3）3.10，9.61，如图所示，图线为通过坐标原点的一条直线，斜率与2g基本相等．