Question

利用图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。

(1)某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下的四种测量方案：

A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v

B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过计算出瞬时速度v

C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h＝v²/2g计算出高度h

D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v

以上方案中只有一种最科学并且误差最小的是________(填入相应的字母)

(2)在实验中，某同学根据实验测得的数据，通过计算发现，重锤在下落过程中，重锤动能的增加量略大于重锤势能的减少量，若实验测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是（____）

A．重锤的质量偏大

B．交流电源的电压偏高

C．交流电源的频率小于50 Hz

D．重锤下落时受到的阻力过大

Answer

D C

【解析】试题分析（1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．该实验是验证机械能守恒定律的实验．因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒．如果把重物的实际运动看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证．（2）关键是明确，在操作无误的情况下，应有，所以如果出现重锤动能的增加量略大于重锤势能的减小量，根据可知，若实际交流电源的频率小于50Hz时，将f=50Hz代入求出的速度就大于实际的速度，从而得出的结论

（1）该实验是验证机械能守恒定律的实验．因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒．如果把重物的实际运动看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证呢．其中abc三项都是运用了自由落体的运动规律求解的，故ABC错误；D是运用匀变速直线运动规律求解的，所以正确的是D．

（2）根据可知，测量结果与重锤质量m无关，A错误；由可知，测量结果与电压U无关，B错误；由，其中，所以若实际交流电源的频率小于50Hz，而将f=50Hz代入上式求出的速度要大于实际速度，从而导致，C正确；根据能量守恒定律可知，若重锤下落时受到的阻力过大，则重锤动能的增加量应小于重力势能的减少量，所以D错误．