Question

14．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：
（1）供實驗選擇的重物有以下四個，應選擇：D
A．質(zhì)量為10g的砝碼B．質(zhì)量為200g的木球
C．質(zhì)量為50g的塑料球D．質(zhì)量為200g的鐵球
（2）下列敘述正確的是CD
A．實驗中應用秒表測出重物下落的時間
B．可用自由落體運動的規(guī)律計算重物的瞬時速度
C．因為是通過比較$\frac{m{v}^{2}}{2}$和mgh是否相等來驗證機械能是否守恒，故不需要測量重物的質(zhì)量
D．釋放重物前應手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過限位孔
（3）質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)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=2.28J，此過程中物體動能的增加量E_k=2.26J．（g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理和操作中的注意事項確定合適的器材以及正確的操作步驟．
根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出動能的增加量．

解答 解：（1）為減小實驗誤差，重物選擇質(zhì)量大一些，體積小一些的，所以應選用鐵球．故選：D．
（2）實驗中重物下落的時間可以通過打點計時器直接得出，不需要用秒表測量，故A錯誤．
B、根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出瞬時速度的大小，不能根據(jù)自由落體運動的運動學公式求解，否則運用機械能守恒驗證機械能守恒，沒有驗證的意義，故B錯誤．
C、因為是通過比較$\frac{m{v}^{2}}{2}$和mgh是否相等來驗證機械能是否守恒，質(zhì)量可以約去，所以不需要測量重物的質(zhì)量，故C正確．
D、釋放重物前應手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過限位孔，故D正確．
故選：CD．
（3）起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量△E_p=mgh_OB=1×9.8×0.2325J≈2.28J．
B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.3250-0.1550}{0.08}m/s$=2.125m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×2.12{5}^{2}≈$2.26J．
故答案為：（1）D，（2）CD，（3）2.28，2.26．

點評 解決本題的關鍵掌握紙帶的處理方法，會根據(jù)紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，難度不大．