解题思路:明确实验原理,知道需要测量的物理量以及具体操作细节,即可正确解答;根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出某点的瞬时速度;根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出重锤下落过程中的实际加速度.
(1)A、实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,表达式的两端都有质量,可以约去,所以不需要天平测出重锤的质量.故A错误.
B、验证机械能守恒不一定选择参考平面,可以验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,重力势能的减小量与零势能平面的选取无关.故B错误.
C、打点计时器使用交流电源.故C错误.
D、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D正确.
故选:D.
(2)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.
(3)本实验中引起误差的主要原因是重锤下落过程中存在阻力作用.
(4)三个数据中不符合读数要求的是h3,应为15.70,hAB=12.42-9.51cm=2.91cm,hBC=15.70-12.42cm=3.28cm,根据△h=aT2得,
a=
△h
T2=
(3.28−2.91)×10−2
0.022≈9.3m/s2.
故答案为:①D ②乙 ③重锤下落过程中存在着阻力作用
④h3(OC或15.7均给分);15.70 ⑤9.3m/s2
点评:
本题考点: 验证机械能守恒定律.
考点点评: 解决本题的关键掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,关键是匀变速直线运动两个重要推论的运用.