Question

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1．00㎏的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0．02s打一次点，当地的重力加速度g=9．80m/s²．那么：

①纸带的                端（选填“左”或“右”）与重物相连；

②根据图上所得的数据，应取图中O点和     点来验证机械能守恒定律；

③从O点到所取点，重物重力势能减少量E_P =    J，该所取点的速度大小为    m/s；（结果取3位有效数字）

④一位同学按如下方法判断机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度为v，描绘v²－h图像，若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，该同学的判断依据         （填“正确”或“不正确）

⑤在《验证机械能守恒定律》实验中，两实验小组同学分别采用了如图甲和乙所示的装置将重物由静止释放，采用两种不同的实验方案进行实验。

Ⅰ、关于两图装置中重物以及实验器材的选择下列说法正确的是

A．在甲图中，下落物体应选择密度大的重物

B．在乙图中，两个重物的质量关系是m1 >m2

C．采用甲、乙的方案进行实验，都还需要的实验器材有交流电源、刻度尺和天平

D．采用甲、乙的方案进行实验，都必须先释放重物，再打开打点计时器

Ⅱ、比较甲、乙两种实验方案，你认为          更合理。

Answer

左；B；1．88；1．92；不正确；AB；甲

【解析】

试题分析：①下落过程为匀加速运动，物体运动速度渐渐变大，故打点间距应变大，所以纸带的左端与重物相连；

②要验证机械能守恒，应求得某点的速度才行，由数据可得B的速度，故选B点

③从O到B的距离；B的速度为

故

④该同学的判断依据不正确．在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据，可得，则此时v2-h图象就是过原点的一条直线．所以要想通过v2-h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g．

⑤为了使空气阻力影响更小，在甲图中，下落物体应选择密度大的重物，故A正确；乙图是验证系统机械能是否守恒，m1向下运动，m2向上运动，所以，故B正确；在甲图中，不需要测量物体的质量，即不需要天平，乙图是验证系统机械能是否守恒，即验证系统动能的增加量和系统重力势能的减小量是否相等，动能的增加量为，重力势能的减小量为．需要天平，故C错误；采用甲、乙的方案进行实验，都必须先打开打点计时器，再释放重物，故D错误；

（2）甲方案更合理，因为在乙图中受到细绳和滑轮之间的摩擦力的影响．

考点：验证机械能守恒定律实验

【名师点睛】解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用．知道实验的原理，通过原理确定测量的器材以及误差的来源，理解两方案的优点与缺点．