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。