Question

【題目】用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，

（1）運用公式對實驗條件的要求是_________，__________ 為此，所選擇的紙帶第1、2點間的距離應接近_____________。

（2）下列說法正確的是（______）

A、要用天平稱重錘質量

B、選用質量大的重錘可減少實驗誤差

C、實驗結果總是動能增加略小于重力勢能的減少

D、實驗結果總是動能增加略大于重力勢能的減少

（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中，質量 m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖所示，相鄰記數點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s2。

①打點計時器打下記數點B時，物體的速度VB=_______。（結果保留二位有效數字）

②從點O到打下記數點B的過程中，物體重力勢能的減小量ΔEP=_____。（結果均保留兩位有效數字）

③在實驗操作規范，數據測量及數據處理很準確的前提下，該實驗求得的ΔEP也一定略大于ΔEK，這是實驗存在系統誤差的必然結果，試分析該系統誤差產生的主要原因________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 物體在只受重力的作用下 初速度為0的運動 2mm BC 0.97 0.48 重錘受空氣阻力、紙帶和打點計時器之間的摩擦做負功.

【解析】（1）公式對紙帶上起點的要求是重錘是物體在只受重力的作用下且從初速度為零開始的運動。打點計時器的打點頻率為50Hz，打點周期為0.02s，重物開始下落后，在第一個打點周期內重物下落的高度所以所選的紙帶最初兩點間的距離接近，所以有： 。

（2）根據機械能守恒表達式可知，驗證過程不需要測量重錘質量，故A錯誤；為了減小阻力對其影響，選用重錘時，應該選用質量大體積小重錘的進行實驗，故B正確；由于重錘下落過程中克服阻力做功，因此動能的增加量小于重力勢能的減小量，故C正確、D錯誤。所以BC正確，AD錯誤。

（3）中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度： ，物體重力勢能減小量：△EP=mgh=1×9.8×0.0486=0.48J，動能的增加量為： ,由于存在摩擦阻力和空氣阻力做負功，所以重力勢能的減小量大于動能的增加量。