利用如图所示装置研究自由落体运动和验证机械能守恒定律:

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  • 解题思路:1、实验步骤要符合事物发展逻辑,要有利于操作和减小实验误差,在明确实验原理的情况下奔着这个原则即可正确安排实验步骤;

    2、根据公式△x=aT2求解出位移差进行比较即可.

    3、根据牛顿第二定律有:mg-f=ma,因此只有知道重锤的质量m和重锤下落的加速度a,即可求出阻力大小.

    (1)A、打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定,以减少纸带下落过程中的阻力,故A正确.

    B、因为我们是比较mgh、[1/2]mv2的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平.故B错误.

    C、打点计时器应该使用交流电源,故C错误.

    D、为了提高纸带利用率,尽量多的打点,一般是先打点后释放小车,故D正确.

    故选:AD.

    (2)根据公式△x=aT2,有:

    △x=9.81×0.022=0.003942m≈3.9mm

    A、51.0mm,55.8mm;位移差为:55.8-51.0=4.8mm,故A错误.

    B、49.0mm,52.9mm;位移差为:52.9-49.0=3.9mm,故B正确.

    C、45.1mm,52.8mm;位移差为:52.8-45.1=7.7mm,故C错误.

    D、50.5mm,51.7mm;位移差为:51.7-50.5=1.2mm,故D错误.

    故选:B

    (3)在验证机械能守恒的实验中,由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度,所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度大小,所以乙同学的计算方法更符合实验要求,关于重力加速度g的数值,应该用当地的实际重力加速度代入,所以丙同学的做法是正确的.

    (4)根据牛顿第二定律得,mg-f=ma

    所以f=mg-ma

    通过表达式可知,要测量阻力的大小,需测量重锤的质量m和重锤下落的加速度a.

    故答案为:(1)AD;(2)B;(3)乙、丙;(4)重锤的质量m和重锤下落的加速度a.

    点评:

    本题考点: 验证机械能守恒定律.

    考点点评: 纸带问题的处理时力学实验中常见的问题,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的加速度,同时解决实验问题要注意误差分析.本题关键是明确测定自由落体加速度的原理、器材和步骤,然后根据推论公式△x=aT2分析.