Question

在“验证机械能守恒定律”的实验中

（1）实验中，纸带将被释放瞬间的四种情景如下照片所示（打点计时器已正确安装），其中最合适的是_______________（单选）

（2）实验中，如下哪些操作是必要的________（多选）

A．用秒表测量时间

B．重物的质量应尽可能大些

C．先接通电源后释放纸带

D．先释放纸带后接通电源

（3）在实验中，打出的纸带如图所示，其中A、B为打点计时器打下的第1、2个点，AB＝2 mm，D、E、F为点迹清晰时连续打出的计时点，测得D、E、F到A的距离分别为x₁、x₂、x₃(图中未画出)．设打点计时器的打点频率为f，重物质量为m，实验地点重力加速度为g.一位学生想从纸带上验证打下A点到打下E点过程中，重物的机械能守恒．

①重物重力势能减少量ΔE_p＝__________________，动能增量ΔE_k＝______________________.

②比较ΔE_p和ΔE_k发现，重物重力势能的减少量ΔE_p大于动能的增加量ΔE_k，造成这一误差的原因是__________________________________________________________．

Answer

D BC mgx2 实验过程中有阻力作用

【解析】（1）在验证机械能守恒定律的实验中，实验时，应让重物紧靠打点计时器，手拉着纸带的上方，保持纸带竖直，由静止释放．故D正确，ABC错误．

（2）实验中，不需用秒表测量时间，选项A错误；重物的质量应尽可能大些，以减小下落过程的相对阻力，选项B正确；实验时要先接通电源后释放纸带，选项C正确，D错误；故选BC.

（3）①打下A点到打下E点过程中，重物的重力势能减小量：ΔEP=mgx2；根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度得：E点的瞬时速度：
从A点到E点过程中动能增量为：
②重锤重力势能的减少量△EP大于动能的增加量△EK，造成这一误差的原因是摩擦阻力对重锤做负功或重锤和纸带受空气阻力和摩擦力作用．

点睛：运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．要知道纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能.