1.本實(shí)驗(yàn)中，除鐵架臺(tái)、夾子、低壓交流電源、紙帶和重物外，還需選用的儀器是()

　　A.秒表 B.刻度尺

　　C.天平 D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

　　2.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中

　　(1)不需測(cè)量或計(jì)算的物理量是()

　　A.下落高度 B.瞬時(shí)速度

　　C.重物質(zhì)量 D.時(shí)間

　　(2)由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過(guò)時(shí)受到了較大的阻力，這樣會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果mgh________mv2(選填“>”或“<”).

　　3.在一次驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m=1 kg 的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖1所示(打點(diǎn)間隔為0.02 s)，單位cm.那么

　　(1)紙帶的________端與重物相連;

　　(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度vB=________;

　　(3)從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量是ΔEp=________.此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量ΔEk=________(g取9.8 m/s2);

　　(4)通過(guò)計(jì)算，數(shù)值上ΔEp________ΔEk(填“>”、“=”或“<”)，這是因?yàn)開(kāi)_________________________________;

　　(5)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是_____________________________________________________

　　________________________________________________________________________.

　　4.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔為T(mén)，某一組同學(xué)得到了一條如圖2所示的紙帶，在填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)甲、乙兩個(gè)同學(xué)選擇了不同的數(shù)據(jù)處理方法：

　　圖2

　　甲同學(xué)測(cè)出了C點(diǎn)到第一點(diǎn)O的距離hOC，利用v=2ghOC計(jì)算得到了C點(diǎn)的速度，然后驗(yàn)證mghOC與mv相等.

　　乙同學(xué)測(cè)出了A、B、C、D各點(diǎn)到第一點(diǎn)O的距離hA、hB、hC、hD，利用vB=、vC=計(jì)算B、C點(diǎn)的速度，然后驗(yàn)證了mg(hC-hB)與mv-mv是否相等.

　　請(qǐng)你對(duì)甲乙兩位同學(xué)的做法逐一分析，不合理之處提出完善辦法.

　　5.在用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，得到如圖3所示的一條紙帶.起始點(diǎn)O到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為hA、hB、hC、hD、hE.如果重物的質(zhì)量為m，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為f，則在打B、D兩點(diǎn)時(shí)，重物的速度vB=________，vD=________.如果選擇起始點(diǎn)的位置為零勢(shì)能參考點(diǎn)，則在打B、D兩點(diǎn)時(shí)重物的機(jī)械能EB=________，ED=________，若EB________ED，則說(shuō)明重物在下落過(guò)程中機(jī)械能守恒.

　　6.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，利用重物拖著紙帶自由下落通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量分析，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.

　　(1)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖4所示.圖中O點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn)，且速度為零.

　　選取紙帶上打出的連續(xù)點(diǎn)，標(biāo)上A、B、C……測(cè)得其中E、F、G點(diǎn)距打點(diǎn)起始點(diǎn)O的距離分別為h1、h2、h3.已知重物的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén).為驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，需要計(jì)算出從打下O點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過(guò)程中，重物重力勢(shì)能的減少量ΔEp=________，動(dòng)能的增加量ΔEk=________.(用題中所給字母表示)

　　(2)以各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h為橫坐標(biāo)，以各點(diǎn)速度的平方v2為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出v2-h圖象，如圖5所示：由v2-h圖線求得重物下落的加速度g′=________m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

　　7.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80 m/s2，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測(cè)量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖6所示，圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn).根據(jù)以上數(shù)據(jù)，重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，已知重物質(zhì)量為m(kg).求：

　　(1)重力勢(shì)能的減少量為多少?

　　(2)動(dòng)能的增加量是多少?

　　(3)根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論?產(chǎn)生誤差的主要原因是什么?

　　參考答案及解析：

　　1.BD[　測(cè)量下落高度需用刻度尺，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶并能標(biāo)識(shí)時(shí)間，選B、D.]

　　2.(1)C　(2)>

　　解析　(1)本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證mgh與mv2的關(guān)系，所以不需要測(cè)量重物質(zhì)量m，C正確.

　　(2)重物在下落過(guò)程中克服阻力做功，使減小的重力勢(shì)能不能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以mgh>mv2.

　　3.(1)O　(2)0.98 m/s　(3)0.49 J　0.48 J　(4)>　重物和紙帶下落時(shí)受到阻力作用　(5)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量

　　解析　(1)紙帶釋放時(shí)速度較小，打點(diǎn)較密，先打距重物近的一側(cè)，故O端與重物相連.

　　(2)B點(diǎn)速度vB== cm/s=0.98 m/s

　　(3)從O點(diǎn)到打B點(diǎn)，重力勢(shì)能減少量

　　ΔEp=mghB=1×9.8×0.0501 J=0.49 J

　　動(dòng)能增加量mv=0.48 J;

　　(4)由(3)中計(jì)算結(jié)果知ΔEp>ΔEk，因?yàn)橹匚锖图垘侣鋾r(shí)受到阻力作用;

　　(5)由(3)中計(jì)算結(jié)果可知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒.

　　4.甲同學(xué)選擇從O到C段驗(yàn)證機(jī)械能守恒，計(jì)算C點(diǎn)的速度用v=2ghOC的話，犯了用機(jī)械能守恒定律去驗(yàn)證機(jī)械能守恒的錯(cuò)誤.計(jì)算vC可以選擇vC=.

　　乙同學(xué)選擇了從B到C段驗(yàn)證機(jī)械能守恒，由于BC較近，造成誤差偏大，選擇BD段相對(duì)較為合適.

　　5.·f　·f　mf2(hC-hA)2-mghB

　　mf2(hE-hC)2-mghD　=

　　解析　根據(jù)紙帶上瞬時(shí)速度的計(jì)算方法，得vB==·f，vD==·f

　　打B點(diǎn)時(shí)，重物的動(dòng)能和重力勢(shì)能分別為

　　EkB=mv=m2

　　=mf2(hC-hA)2

　　EpB=-mghB.此時(shí)重物的機(jī)械能

　　EB=EkB+EpB=mf2(hC-hA)2-mghB，同理

　　EkD=mv=mf2(hE-hC)2，

　　EpD=-mghD，ED=mf2(hE-hC)2-mghD

　　如果EB=ED，則說(shuō)明重物在下落過(guò)程中機(jī)械能守恒.

　　6.(1)mgh2(2)9.71(9.64～9.77均可)

　　解析　(1)從打下O點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過(guò)程中，重物重力勢(shì)能的減少量

　　ΔEp=mgh2，vF=

　　動(dòng)能的增加量

　　ΔEk=mv=.

　　(2)由mv2=mg′h可得：v2=2g′h，

　　由v2-h圖線可求得：圖線的斜率k=19.42

　　由k=2g′可得：物體下落的加速度

　　g′=9.71 m/s2.

　　7.(1)1.91m J　(2)1.86m J　(3)見(jiàn)解析

　　解析　(1)重力勢(shì)能的減少量為

　　ΔEp減=mghOB=m×9.8×0.195=1.91m (J)

　　(2)重錘下落到B點(diǎn)時(shí)的速度

　　vB== m/s=1.94 m/s

　　所以重錘從開(kāi)始下落到B點(diǎn)增加的動(dòng)能為

　　ΔEk增=mv=m×(1.94)2=1.88m (J)

　　(3)從(1)(2)中計(jì)算的數(shù)據(jù)得出在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)重錘減少的重力勢(shì)能等于其增加的動(dòng)能，機(jī)械能守恒.

　　重錘減少的重力勢(shì)能略大于其增加的動(dòng)能的原因是：重錘在下落時(shí)要受到阻力作用(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦力，空氣阻力)，克服阻力做功.