Question

9．某物理學(xué)習(xí)小組用圖甲所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗，實驗中得到如圖乙所示點跡清晰的完整紙帶（打點計時器所用電源頻率為f），紙帶上第一個點記為O，另選四個連續(xù)的點A、B、C、D，并測出了這四個點到O點的距離，已知重物質(zhì)量為m，重力加速度為g．

（1）實驗中下列做法正確的有AD．
A．固定打點計時器時，兩限位孔必須在同一條豎直線上
B．實驗時應(yīng)先釋放紙帶再接通打點計時器的電源
C．可用v_c²=2gh₃來計算打點計時器打C點時重物的速度大小
D．松開紙帶前，手應(yīng)提住紙帶上端，使紙帶豎直且重物靠近打點計時器
（2）打點計時器打B點時，重物的速度大小為$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2}f$．
（3）若以O(shè)C段來驗證機械能守恒定律，則重力勢能的減少量為mgh₃，該組同學(xué)發(fā)現(xiàn)重物重力勢能的減少量總大于相應(yīng)動能的增加量，這主要是因為紙帶與打點計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力．

Answer 1

分析 由于紙帶通過時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢能有相當一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量．

解答 解：（1）A、為了盡可能減小紙帶與打點計時器間的摩擦，固定打點計時器時，兩限位孔必須在同一條直線上，故A正確；
B、實驗時應(yīng)先通電后釋放紙帶，故B錯誤；
C、運用v${\;}_{c}^{2}$=2gh3計算打點計時器打C點時，重物的速度大小是利用機械能守恒定律，而不是在驗證它，故C錯誤；
D、為了盡可能減小紙帶與打點計時器間的摩擦，紙帶應(yīng)豎直且自由下落，為了得到較多的點跡，應(yīng)使重物靠近打點計時器，故D正確；
故選：AD．
（2）由中間時刻速度等于這一段時間內(nèi)的平均速度可得打點計時器打B點時，重物的速度大小為$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2}f$；
（3）由重力勢能表達式可知，若以O(shè)C段來驗證機械能守恒定律，重力勢能的減小量為mgh₃，
重物重力勢能的減小量總大于相應(yīng)動能的增加量，主要原因是紙帶與打點計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力．
故答案為：（1）AD；（2）$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2}f$；（3）mgh₃，紙帶與打點計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力．

點評 考查驗證機械能守恒定律實驗，意在考查學(xué)生的識記能力，數(shù)據(jù)處理能力與分析能力，并要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒的條件．