某实验小组利用如图 1 所示的实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题。
（ 1 ）若忽略了空气阻力的影响，实验中是否一定需要测量重锤的质量？ ____ （填 “ 需要 ” 或 “ 不需要 ” ）。
（ 2 ）如果用这套装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题，下面的做法能提高实验精确度的是 _______ 。
A ．在保证其他条件不变的情况下，减小重锤的直径
B ．在保证其他条件不变的情况下，增大重锤的直径
C ．在保证其他条件不变的情况下，增大重锤的质量
D ．在保证其他条件不变的情况下，减小重锤的质量
（ 3 ）图 2 为一条符合实验要求的纸带， O 点为打点计时器打下的第一个点。分别测出若干连续点 A 、 B 、 C 、 … 与 O 点之间的距离 h 1 、 h 2 、 h 3 、 … 。已知打点计时器的打点周期为 T ，重锤质量为 m ，重力加速度为 g ，可得重锤下落到 B 点时的速度大小为 ___________ 。
（ 4 ）取打下 O 点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度 h 时所对应的动能 E k 和重力势能 E p 。建立坐标系，横轴表示 h ，纵轴表示 E k 和 E p ，根据以上数据在图 3 中绘出图线 Ⅰ 和图线 Ⅱ 。已求得图线 Ⅰ 斜率的绝对值 k 1 =2.94 J/m ，图线 Ⅱ 的斜率 k 2 =2.80 J/m 。其中表示动能 E k 随高度变化的图像是 _______ （填图线 Ⅰ 或图线 Ⅱ ）。重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为 _______ （用 k 1 和 k 2 表示）。
答案
不需要 AC 图线 Ⅱ
【详解】
（ 1 ） [1] 由于动能和势能中都有重锤的质量，可以消去，因此不需要测量重锤的质量。
（ 2 ） [2] 该实验误差主要来源于空气阻力，在保证其他条件不变的情况下，减小重锤的直径和增加重锤的质量，都可以减少空气阻力对该实验的影响。
故选 AC 。
（ 3 ） [3] B 点为 AC 的中间时刻，因此打 B 点的速度就是 AC 段的平均速度
（ 4 ） [4] 随着下降高度 h 的增加，动能增加，因此图像 II 表示动能 E k 随高度 h 变化的图像 ;
[5] 当下降高度 h 时，减少的势能
增加的动能
根据能量守恒，克服摩擦力做的功
因此可得
