1、实验题  用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（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．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内。答：________________。
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值，如图所示。根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=_____________。

（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小。若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是_____________。试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F＝_____________。

参考答案：（1）BDC
（2）
（3）重锤质量m，

本题解析：

本题难度：一般

2、填空题  如图所示，是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置，请回答下列问题：
（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为______．
A．打点计时器（含纸带）；?B．重锤；?C．天平；D．毫米刻度尺；?E．秒表．
（2）实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使重锤获得的动能往往______它所减小的重力势能（填大于、小于或等于）．
（3）如果以

参考答案：（1）A、打点计时器（含纸带）必须的，
B、重锤，必须的，
C．天平；因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．
D．毫米刻度尺，必须的，用来测量计数点距离
E．秒表．不需要，打点计时器本身可以计算时间．
故选ABD
（2）由于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，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．所以重锤获得的动能往往小于它所减小的重力势能．
故答案为：小于．
（3）根据机械能守恒可知mgh=12mv2，得出v22=gh，因此v22-h图线的斜率为：重力加速度．
故答案为：重力加速度．

本题解析：

本题难度：简单

3、填空题  甲同学使用如图1所示的装置来验证“机械能守恒定律”．
①下面是操作步骤：
a．按图1安装器材；
b．松开铁夹，使重锤带动纸带下落；
c．接通电火花计时器电源，使计时器开始工作d．进行数据处理：
e．根据需要，在纸带上测量数据．
把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列______．
②电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上，图2为实验中打出的一条纸带，从起始点O开始，将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D…，

电火花计时器打F点时，重锤下落的速度为______m/s．（保留到小数点后两位）
③如果已知重锤的质量为0.50kg，当地的重力加速度为9.80m/s2．从打O点到打F点的过程中，重锤重力势能的减少量为______J，重锤动能的增加量为______J．（保留到小数点后两位）

参考答案：①在明确实验原理的前提下，先安装实验器材，然后再进行实验，故具体步骤为：A、D、B、C、E、F．
答案为：a、c、b、e、d．
?②在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，故C点的速度为：
vF=xEG2T=4.60cm0.04s=1.15m/s，由于刻度尺在读数时需要估读，因此答案在1.14m/s-1.16m/s都正确．
故答案为：1.15（1.14---1.16）．
③重力势能的减小量等于重力做功大小，故有：
△Ep=mgsOF=0.35J，由于刻度尺在读数时需要估读，因此答案在0.34J---0.35J都正确．
故答案为：0.35（0.34---0.35）．
动能增量为：
△Ek=12mv2F-0=0.33J，答案在0.32J---0.34J范围内均正确．
故答案为：0.33（0.32---0.34）．

本题解析：

本题难度：一般

4、简答题  某同学利用电磁打点计时器打出的纸带来验证机械能守恒定律，该同学在实验中得到一条纸带，如图所示，在纸带上取6个计数点，两个相邻计数点间的时间间隔为T=0.02s．其中1、2、3点相邻，4、5、6点相邻，在3点和4点之间还有若干个点．s1是1、3两点的距离，s2是2、5两点的距离，s3是4、6两点的距离．

（1）实验过程中，下列操作正确的是______．
A．电磁打点计时器应接在220V交流电源上
B．实验时应先松开纸带，然后迅速打开打点计时器
C．实验时应先打开打点计时器，然后松开纸带
D．纸带应理顺，穿过限位孔并保持竖直
（2）点2速度的表达式v2=______
（3）该同学测得的数据是s1=4.00cm，s2=16.00cm，s3=8.00cm，重物（质量为m）从点2运动到点5过程中，动能增加量为______m，势能减少量为______m．（结果保留两位有效数字，重力加速度g=10m/s2）

参考答案：（1）A、电磁打点计时器解4-6V的交流电源．故A错误．
B、实验时应先接通电源，再松开纸带．故B错误，C正确．
D、为了减小阻力，纸带应理顺，穿过限位孔并保持竖直．故D正确．
故选CD．
（2）某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则v2=s12T．
（3）点2的瞬时速度v2=s12T=0.040.04m/s=1m/s，点5的瞬时速度v5=s32T=0.080.04m/s=2m/s，则动能的增加量△Ek=12mv52-12mv22=12×m×3=1.5mJ．
重力势能的减小量△Ep=mgx2=1.6mJ．
故答案为：（1）CD? （2）s12T? （3）1.5，1.6．

本题解析：

本题难度：一般

5、实验题  在验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1 kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如下图所示，相邻两计数点时间间隔为0.02 s，长度单位是cm，g取9.8m/s2。求重锤从A点运动到D点的过程中，重锤重力势能的减少量为△Ep=_________，重锤动能的增加量为△Ek=___________。（保留三位有效数字）

参考答案：2.18J；2.11J

本题解析：

本题难度：一般