Question

用如图实验装置验证m₁、m₂组成的系统机械能守恒．m₂从高处由静止开始下落，m₁上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离已在图中标出．已知m₁＝50 g、m₂＝150 g，则(g取10 m/s²，结果保留两位有效数字)

 

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：

A．按照图示的装置安装器件

B．将打点计时器接到直流电源上

C．先释放m₂，再接通电源打出一条纸带

D．测量纸带上某些点间的距离

E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能

其中操作不当的步骤是__________(填选项对应的字母)．

(2)在纸带上打下计数点5时的速度v＝______m/s；

(3)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE_k＝________ J，系统势能的减少量ΔE_p＝______J，由此得出的结论是________________________________________________________________________________；

(4)若某同学作出v²－h图象如图所示，写出计算当地重力加速度g的表达________________，并计算出当地的实际重力加速度g＝________m/s².

Answer

(1)BC(2)2.4(3)0.58 0.60 在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒

(4) 9.7

【解析】

试题分析：（1）实验过程中打点计时器都是使用的交流电源，故B错误；在使用打点计时器的时候为了能得到更多的数据，应先接通电源后释放纸带，故C错误；

（2）因为相邻计数点间的时间间隔为，匀变速直线运动过程中，中间时刻速度等于该段过程中的平均速度，所以

（3）在打点0～5过程中系统动能的增量，系统势能的减少量，在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒

（4）两物体组成的系统，满足机械能守恒，所以有：，解得：，图像的斜率表示加速度，所以

考点：验证机械能守恒定律实验

【名师点睛】①根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以求出打下记数点5时的速度大小；②根据物体的初末动能大小可以求出动能的增加量，根据物体重力做功和重力势能之间的关系可以求出系统重力势能的减小量，比较动能增加量和重力势能减小量之间的关系可以得出机械能是否守恒；③根据数学知识可知，得出图象若为直线，则可很容易的判断两个物理量之间的关系；④根据图象的物理意义可知，图象的斜率大小等于物体的重力加速度大小