Question

10．圖甲是探究重物下落過程中機(jī)械能守恒的實驗裝置

（1）關(guān)于此實驗，下列說法正確的是ABD
A．釋放前手拿住紙帶上端，保持紙帶豎直
B．先接通電源打點，再釋放紙帶
C．圖中的打點計時器為電火花打點計時器
D．實驗中重物應(yīng)選選密度大一點的鐵塊
（2）圖乙是一條符合實驗要求的紙帶，O點為打點計時器打下的第一點．分別測出若干連續(xù)點A、B、C…與O點之間的距離h₁、h₂、h₃…，已知打點計時器的打點周期為T，重物質(zhì)量為m，重力加速度為g，可得重物下落到B點的過程中，重物增加的功能為$\frac{{m（{{h}_{3}-h}_{1}）}^{2}}{{8T}^{2}}$，減少的重力勢能為mgh₂．
（3）取打下O點時重物的重力勢能為零，計算出該重物下落不同的高度h時所對應(yīng)的動能E_k和重力勢能的絕對值|E_p|，建立坐標(biāo)系，橫軸表示h，縱軸表示|E_p|和E_k，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖丙中會出圖線Ⅰ和圖線Ⅱ．
A．圖丙中E_p-h對應(yīng)的是圖線Ⅰ（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）
B．圖線Ⅰ與圖線Ⅱ不重合的主要原因是重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功．

Answer 1

分析 正確解答本題需要掌握：理解該實驗的實驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點計時器的使用；理解實驗中的注意事項以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對于任何實驗注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）A、實驗前，手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直，減小紙帶與打點計時器限位孔之間的摩擦，故A正確；
B、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故B正確；
C、圖中的打點計時器為電磁打點計時器，故C錯誤；
D、實驗中重物應(yīng)選選密度大一點的鐵塊，故D正確；
故選：ABD．
（2）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，
B點的瞬時速度v_B=$\frac{{{h}_{3}-h}_{1}}{2T}$，
則重物動能的增加量△E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{{m（{{h}_{3}-h}_{1}）}^{2}}{{8T}^{2}}$，
重力勢能的減小量為△E_p=mgh₂ ．
（3）取打下O點時重物的重力勢能為零，因為初位置的動能為零，則機(jī)械能為零，每個位置對應(yīng)的重力勢能和動能互為相反數(shù)，即重力勢能的絕對值與動能相等，而圖線的斜率不同，原因是重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功．
A．圖丙中E_p-h對應(yīng)的是圖線Ⅰ，
B．圖線Ⅰ與圖線Ⅱ不重合的主要原因是重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功．
故答案為：（1）ABD
（2）$\frac{{m（{{h}_{3}-h}_{1}）}^{2}}{{8T}^{2}}$；mgh₂
（3）Ⅰ；重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，驗證重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等．以及知道通過求某段時間內(nèi)的平均速度表示瞬時速度．