Question

【題目】某同學在驗證機械能守恒定律的實驗中，使重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示．O為紙帶下落的起始點，A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)點．實驗中所用重物的質量m＝2kg，打點計時器每隔T =0．02 s打一個點，當地的重力加速度g=9．8 m/s2．

（1）記錄B點時，重物的速度vB＝_____m/s，（此空及后面兩空均保留三位有效數字），重物動能EkB＝____J。從開始下落到至B點，重物的重力勢能減少量是_____J，由此可得到的結論是 。

（2）該同學進一步分析發(fā)現重物動能的增量總是略小于重力勢能的減少量，造成這一現象的原因可能是 。（寫出一條合理的原因即可）

（3）若該同學在實驗時沒有測量重物質量，是否能夠正常完成實驗？________（填“能”或“不能”）

（4）該同學在紙帶上又選取了多個計數點，并測出了各計數點到第一個點O的距離h，算出了各計數點對應的速度v，若重物下落過程中機械能守恒，則以h為橫軸，以為縱軸畫出的圖線應是如下圖中的 ，圖線的斜率表示 。

Answer 1

【答案】（1）2．00，4．00，4．02，在誤差允許的范圍內重物在自由下落的過程中機械能守恒；

（2）重物下落過程中受到空氣阻力；紙帶與限位框之間有摩擦等；（3）能；（4）C，重力加速度g。

【解析】試題分析：（1）重物速度，動能，重力勢能減少（重力加速度取，而不能取，也就是說是錯誤結果），，重力勢能減少量與動能增加量近似相等，即在誤差允許的范圍內重物在自由下落的過程中，機械能守恒。

（2）重物重力勢能減少量總是大于動能增加量，原因是下落過程中需克服阻力做功，限位孔和紙帶、紙帶和空氣之間均有阻力。

（3）實驗需要驗證的關系式是，質量m可消去，故只需驗證。

（4）根據機械能守恒定律，有，則，類比于，可知—h圖像是過原點的一條直線，故C正確，斜率表示重力加速度。