Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組“用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.實(shí)驗(yàn)中測出重物自由下落的高度h及對應(yīng)的瞬時(shí)速度v，計(jì)算出重物減少的重力勢能mgh和增加的動(dòng)能mv2，然后進(jìn)行比較，如果兩者相等或近似相等，即可驗(yàn)證重物自由下落過程中機(jī)械能守恒.請根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和步驟完成下列問題：

(1)關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是________.

A.重物最好選擇密度較小的木塊

B.重物的質(zhì)量可以不測量

C.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶

D.可以利用公式v＝來求解瞬時(shí)速度

(2)如圖乙是該實(shí)驗(yàn)小組打出的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，紙帶上的O點(diǎn)是起始點(diǎn)，選取紙帶上連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D、E、F作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離依次為27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50 Hz的交流電，重物的質(zhì)量為0.5 kg，則從計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)O到打下點(diǎn)D的過程中，重物減小的重力勢能ΔEp＝________ J；重物增加的動(dòng)能ΔEk＝________ J，兩者不完全相等的原因可能是________________.(重力加速度g取9.8 m/s2，計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(3)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)又正確計(jì)算出圖乙中打下計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v，以各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)的距離h′為橫軸，v2為縱軸作出圖象，如圖丙所示，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗(yàn)證自由下落的物體機(jī)械能守恒的依據(jù)是______________________________________________.

Answer 1

【答案】 BC 2.14 2.12 重物下落過程中受到阻力作用 圖象的斜率等于19.52，約為重力加速度g的兩倍，故能驗(yàn)證

【解析】（1）A、重物最好選擇密度較大的鐵塊，受到的阻力較小，故A錯(cuò)誤；
B、本題是以自由落體運(yùn)動(dòng)為例來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，需要驗(yàn)證的方程是，因?yàn)槲覀兪潜容^、的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平測量重物的質(zhì)量操作時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故B正確．
C、釋放紙帶前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．必須保證計(jì)時(shí)器的兩限位孔在同一豎直線上，然后先接通電源，后釋放紙帶，故C正確；
D、不能利用公式來求解瞬時(shí)速度，否則體現(xiàn)不了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，卻變成了理論推導(dǎo)，故D錯(cuò)誤。

（2）重力勢能減小量
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論

動(dòng)能增加量
由于存在阻力作用，所以減小的重力勢能大于動(dòng)能的增加了；
（3）根據(jù)表達(dá)式，則有：；
若圖象的斜率為重力加速度的2倍時(shí)，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒，
而圖象的斜率；
因此能粗略驗(yàn)證自由下落的物體機(jī)械能守恒。