Question

【題目】用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：

⑴運(yùn)用公式對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是：在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重錘恰好由靜止開始下落，為此所選擇的紙帶第1、2兩個(gè)打點(diǎn)間的距離應(yīng)接近___________。

⑵ 某同學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A.用天平準(zhǔn)確測(cè)出重錘的質(zhì)量；

B.把打點(diǎn)定時(shí)器架在鐵架臺(tái)上，并接上直流電源；

C.將紙帶一端固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)定時(shí)器的限位孔，使重錘靠近打點(diǎn)定時(shí)器；

D.先釋放重錘，后接通電源；

E.取下紙帶，再重復(fù)幾次；

F.選擇紙帶，測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)之間的距離

G.根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算

你認(rèn)為他實(shí)驗(yàn)步驟中多余的步驟是____________，錯(cuò)誤的步驟是_____（均填序號(hào)）

⑶在本次驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m=200g的重錘拖著紙帶由靜止開始下落，在下落過程中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)．在紙帶上選取三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B和C，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.100s，O為重錘開始下落時(shí)記錄的點(diǎn)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離如圖所示，長(zhǎng)度單位是cm，當(dāng)?shù)刂亓�加速�?/span>g為9.80m/s2．

①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，重錘下落的速度vB=_______________m/s（保留三位有效數(shù)字）；

②從打下計(jì)數(shù)點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中，重錘重力勢(shì)能減小量△Ep=________J，重錘動(dòng)能增加量△EK=__________J（保留三位有效數(shù)字）；

③即使在實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理均正確的前提下，該實(shí)驗(yàn)求得的△Ep通常略大于△Ek，這是由于實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差，該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因是：___________________． 查看答案

⑷在該實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)者如果根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度V，量出下落的距離h，以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是下圖中的__________就證明機(jī)械能是守恒的，圖象的斜率代表的物理量是_____________________。

Answer 1

【答案】 （1）2mm （2）A BD （3）①2.91 ② 0.856 0.847 ③存在空氣阻力 ⑷B g(重力加速度)

【解析】（1）根據(jù)x=gt2＝×10×0.022m＝2mm知，選擇的紙帶第1、2兩個(gè)打點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm．
（2）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，所以不用天平測(cè)量重錘的質(zhì)量，故A是多余的步驟．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用交流電源，故B錯(cuò)誤．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放重錘，故D錯(cuò)誤．故錯(cuò)誤的步驟為：BD．
（3）①重錘下落的速度 ．
②從打下計(jì)數(shù)點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中，重錘重力勢(shì)能減小量△Ep=mgh=0.2×9.8×0.4368J≈0.856J，重錘動(dòng)能增加量△EK=mvB2＝×0.2×2.912≈0.847J．
③該實(shí)驗(yàn)求得的△Ep通常略大于△Ek，這是由于實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差，該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因是存在阻力作用．
（4）根據(jù)機(jī)械能守恒定律得，mgh= mv2，解得v2＝gh，可知圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線，故選B．
由表達(dá)式v2＝gh知，圖線的斜率表示重力加速度g．