实验：验证机械能守恒定律
1．(多选)(实验原理与操作)用自由落体法验证机械能守恒定律，就是看mv是否等于mghn(n为计数点的编号0、1、2…n)．下列说法中正确的是( )
A．打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零
B．hn是计数点n到起始点0的距离
C．必须测量重物的质量
D．用vn＝gtn计算vn时，tn＝(n－1)T(T为打点周期)
[解析] 本实验的原理是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律．因此打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应为零，A正确；hn与vn分别表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，B正确；本实验中，不需要测量重物的质量，因为公式mgh＝mv2的两边都有m，故只要gh＝v2成立，mgh＝mv2就成立，机械能守恒定律也就被验证了，C错误；实验中应用公式vn＝来计算vn，D错误．
[答案] AB
2．(实验步骤的考查)在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50 Hz，依次打出的点为0,1,2,3，…，n.
(1)如用点2到点6之间的纸带对应的运动过程来验证，必须直接测量的物理量为________________、________________、________________，必须计算出的物理量为________________、________________，验证的表达式为________________．
(2)下列实验操作步骤合理的排列顺序是________(填写步骤前面的字母)．
A．将打点计时器竖直安装在铁架台上
B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验
D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带
E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1，h2，h3，…，hn，计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3，…，vn
F．分别算出v和ghn，在实验误差允许的范围内看二者是否相等
[解析] (1)要验证从点2到点6之间的纸带对应的重物的运动过程中机械能守恒，应测出点2到点6的距离h26；要计算出点2和点6对应的瞬时速度v2和v6，必须测出点1到点3之间的距离h13和点5到点7之间的距离h57；机械能守恒的表达式为gh26＝v－v.
(2)实验操作顺序为ADBCEF.
[答案] (1)点2到点6之间的距离h26
点1到点3之间的距离h13
点5到点7之间的距离h57
点2对应的瞬时速度v2
点6对应的瞬时速度v6
gh26＝v－v
(2)ADBCEF
3．(实验数据的处理)在“用自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所接交流电频率为50 Hz，当地重力加速度g＝9.8 m/s2.实验选用重锤质量为m，O是打下的第1点，从所打纸带中选择一条合适的纸带，此纸带第1、2点间的距离接近________(结果取1位有效数字)．纸带上连续的点A、B、C、D至第1点O的距离如下图所示，则重锤从O运动到C，重力势能减少________．重锤经过C时的速度为________m/s.其动能增加________．
[解析] 1、2点的距离h＝gt2＝×9.8×0.022 m＝1.96 mm≈2 mm，重锤从O运动到C，重力做功WG＝mg·hOC＝9.8m×56.1×10－2 J≈5.50m J.
故重力势能减少5.50m J，重锤过C点时的速度：
vC＝＝ m/s＝3.3 m/s，
增加的动能ΔEk＝mv＝×m×3.32 J≈5.45m J.
[答案] 2 mm 5.50m J 3.3 5.45m J
