在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中:

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  • 解题思路:该实验的误差主要来源于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在.纸带实验中,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瞬时速度.从而求出动能.若增加的动能等于减小的重力势能,则机械能守恒.

    (1)在该实验中,由于摩擦力、空气阻力等阻力的存在,重锤减小的重力势能总是稍稍大于重锤动能的增加量,若重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加量,而且比较明显,就要考虑阻力太大的原因,故C正确;

    (2)若重物做自由落体运动,则它们的前两个点间的距离h=[1/2]gt2=[1/2]×10×0.022=2mm,由于存在空气阻力,所以它们的前两个点间的距离应小于2mm,故一定存在操作错误的同学是丙,错误的原因是,他先释放重物,后接通电源;

    (3)在匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:

    vB=

    d2

    2T,

    vG=

    d7−d5

    2T,

    若从B到G机械能守恒,则[1/2]mvB2+mgh=[1/2]mvG2,即vG2-vB2=2gh,

    所以当vG2-vB2=2gh时,机械能守恒.

    故答案为:(1)C;(2)丙; 先释放重物,后接通电源;(3)=

    d2

    2T,=

    d7−d5

    2T; vG2-vB2=2gh.

    点评:

    本题考点: 验证机械能守恒定律.

    考点点评: 要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒,熟练应用匀变速直线运动规律解决实验问题;重物带动纸带下落过程中,除了重力还受到阻力,从能量转化的角度,由于阻力做功,重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能.