第9节 实验：验证机械能守恒定律
2 提升练、课时跟踪
一、选择题
1．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是( )
A．选用的重物质量过大
B．选用的重物质量过小
C．空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D．实验时操作不规范，实验数据测量不准确
解析：选C 造成题中所述误差的主要原因是来自于各方面的阻力，选项C正确．
二、非选择题
2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各点位置对应刻度尺上的读数如图所示(图中O是打点计时器打的第一个点，A，B，C，D是间隔一段所取的点，图中单位为厘米)．根据实验并结合纸带回答以下问题：(g取9.8 m/s2)
(1)现有器材：电磁打点计时器，低压交流电源，纸带，带夹子的重物，刻度尺，天平，导线，铁架台．其中该实验不需要的器材是______________________．
(2)实验时，释放纸带与接通电源的合理顺序是_________________．
(3)实验中，要从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近________mm并且点迹清晰的纸带进行测量．
(4)若重物的质量为m kg，则重物下落到B点时，减少的重力势能为________．
(5)若重物的质量为m kg，则重物下落到B点时，重物的动能为________．
(6)由纸带计算重物下落的加速度为________．[注：(4)、(5)、(6)三题小数点后面保留两位有效数字]
解析：(1)实验中，不需测量重物的质量，所以不需要的器材是天平．
(2)实验中应先接通电源，后释放纸带．
(3)若释放纸带时恰好打点，纸带上一、二两点间的距离Δh＝gt2＝1.96 mm≈2 mm.
(4)ΔEpB＝mghB＝6.88m J.
(5)vB＝＝3.70 m/s，
EkB＝mvB2＝6.85m J.
(6)由xBC－xAB＝g1T2可得：
g1＝9.50 m/s2.
由xCD－xBC＝g2T2可得：g2＝9.75 m/s2.
g＝＝9.63 m/s2.
答案：(1)天平 (2)先接通电源，后释放纸带
(3)2 (4)6.88m J (5)6.85m J (6)9.63 m/s2
3．(2019·洛阳市高一期中)某实验小组利用如图甲所示的实验装置，完成“验证机械能守恒定律”的实验，请根据实验原理和步骤完成下列问题：
(1)在实验操作中，释放纸带瞬间的四种情景如照片所示，你认为最合理的是________．
(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是起始点，选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计数点，并测出各计数点到O点的距离依次为27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm.已知打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，重物的质量为0.5 kg，则从计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减小的重力势能ΔEp＝________J，重物增加的动能ΔEk＝________J，两者不完全相等的主要原因是_________(重力加速度g取9.8 m/s2，计算结果保留三位有效数字)．
(3)从实验数据处理结果发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，这是实验存在误差的必然结果，该误差属于________(填“系统误差”或“偶然误差”)．
