Question

7．“驗證機械能守恒定律”的實驗如圖1采用重物自由下落的方法：

（1）實驗中，下面哪些測量工具是必需的？C．
A．天平      B．直流電源    C．刻度尺    D．秒表
（2）實驗中，發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢能總是大于重錘增加的動能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是C
A．選用的重錘質(zhì)量過大
B．?dāng)?shù)據(jù)處理時出現(xiàn)計算錯誤
C．空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力
D．實驗時操作不夠細，實驗數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確
（3）實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，所用重物的質(zhì)量為1.00kg，實驗中得到一點跡清晰的紙帶（圖2），把第一點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量知道A、B、C、D到0點的距離分別為62.99cm，70.18cm，77.76cm，85.73cm，根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，可知重物由0運動到C點，重力勢能的減小量等于7.62J，動能的增加量等于7.56J．（本題中計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材．
（2）根據(jù)能量守恒分析重錘減小的勢能大于增加動能的原因．
（3）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，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C點的速度，從而得出動能的增加量．

解答 解：（1）實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要天平測量質(zhì)量；打點計時器使用交流電源，可以記錄時間，不需要秒表；實驗中需要刻度尺測量點跡間的距離，從而得知下降的高度，以及求解瞬時速度的大小，故選：C．
（2）實驗中，發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢能總是大于重錘增加的動能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力，使得一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故選：C．
（3）重物由0運動到C點，重力勢能的減小量為：$△{E}_{p}=mgh=1×9.8×77.76×1{0}^{-2}$J≈7.62J，
C點的瞬時速度為：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（85.73-70.18）×1{0}^{-2}}{2×0.02}$m/s=3.8875m/s，
則動能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×1×3.887{5}^{2}$≈7.56J．
故答案為：（1）C；（2）C；（3）7.62，7.56．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，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．