Question

在利用自由落體“驗證機械能守恒定律”的實驗中：
（1）下列器材中（如圖1）不必要的一項是

C

（只需填字母代號）．
A．重物    B．紙帶   C．天平    D．低壓交流電源    E．毫米刻度尺
（2）關于本實驗的誤差，說法不正確的一項是

A

A．選擇質量較小的重物，有利于減小誤差
B．選擇點擊清晰且第1、2兩點間距約為2mm的紙帶，有利于減小誤差
C．先松開紙帶后接通電源會造成較大的誤差
D．實驗產生誤差的主要原因是重物在下落過程中不可避免地受到阻力的作用
（3）在實驗中，質量m=1kg的物體自由下落，得到如圖2所示的紙帶，相鄰計數點間的時間間隔為0.04s．那么從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量E_p=

2.25

J，此過程中物體動能的增加量E_k=

2.21

J．（取g=9.8m/s²，保留三位有效數字）

Answer 1

分析：明確該實驗的實驗原理，了解具體操作細節，正確應用勻變速直線運動的規律以及推論即可正確解答該題．
利用在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小，然后根據動能、勢能定義進一步求得動能和勢能的變化情況．

解答：解：（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，我們驗證的是減少的重力勢能與增加的動能之間的關系，即比較mgh與

1

2

mv²的關系，在比較是物體質量可以約掉，因此不需要天平．故C正確；
（2）A、質量較小時，阻力相對就較大，導致增加的動能更小于減小重力勢能，故A錯誤；
B、選擇點擊清晰且第1、2兩點間距約為2mm的紙帶，這樣才能確保初速度為零，故B正確；
C、先松開紙帶后接通電源，這樣初速度不為零，但處理時，卻當作初速度為零的，所以會造成較大的誤差，故C正確；
D、實驗產生誤差的主要原因是重物在下落過程中不可避免地受到阻力的作用，故D正確；
本題宣布正確的，所以選：A
（3）物體重力勢能的減小量等于其重力所做功，故有：△E_P=mgh_OB=2.25J
在勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，故有：
v_B=

hAC

2T

=

0.323-0.155

2×0.04

m/s=2.1m/s
所以物體動能的增量為：△E_kB=

1

2

mv_B²=2.21J
故答案為：（1）C，（2）A，（3）2.25，2.21．

點評：正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數據等，會起到事半功倍的效果，同時要加強物理基本規律在實驗中的應用．