Question

19．在“機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中：
（1）實(shí)驗(yàn)室提供了以下實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，復(fù)寫紙，紙帶，低壓交流電源，導(dǎo)線，開關(guān)，天平，重錘．其中不必要的器材有：天平；缺少的器材是刻度尺．
（2）實(shí)驗(yàn)室中有兩種重錘，重錘A質(zhì)量為50g，重錘B質(zhì)量為200g，應(yīng)選用B；（選填字母代號(hào)）
（3）實(shí)驗(yàn)中獲得如圖2所示紙帶，其中各數(shù)據(jù)為相鄰點(diǎn)之間的間距，經(jīng)計(jì)算得出B，E兩點(diǎn)速度為v_B、v_E，若重錘的質(zhì)量是m，從B到E的距離設(shè)為h_BE，在該過程中，重錘動(dòng)能變化量△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{E}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$；重力對(duì)重錘所做的功W=mgh_BE．△E_k與W的大小關(guān)系是△E_k＜W （選填“＞”、“=”或“＜”）；
（4）實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間存在摩擦，存在空氣阻力．
（5）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是通過原點(diǎn)的直線，才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于g的數(shù)值

Answer 1

分析 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證動(dòng)能的增加量與重力勢(shì)能的減小量是否相等，所以要測(cè)重錘下降的距離和瞬時(shí)速度，測(cè)量瞬時(shí)速度和下降的距離均需要刻度尺，不需要秒表，重錘的質(zhì)量可測(cè)可不測(cè)；
為了減小實(shí)驗(yàn)的誤差，重錘選擇質(zhì)量大，體積小的．
根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B、E點(diǎn)的速度，從而求出動(dòng)能的變化量，根據(jù)下降的高度求出重力做功的大小，比較出△E_k與W的大小關(guān)系．
利用v²-h圖線處理數(shù)據(jù)，如果mgh=$\frac{1}{2}$mv²，那么$\frac{1}{2}$v²-h圖線的斜率就等于g．

解答 解：（1）其中不必要的器材是：因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去，不需要用天平．
缺少的器材是：毫米刻度尺，在實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)間的距離從而可知道重錘下降的距離，以及通過紙帶上兩點(diǎn)的距離，求出平均速度，從而可知瞬時(shí)速度．
（2）為了減小阻力的影響，重錘選擇質(zhì)量大，體積小的，即密度大的，所以選擇質(zhì)量為200g的鉛錘．
故選：B．
（3）重錘動(dòng)能變化量△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{E}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$，
重力對(duì)重錘做功W=mgh_BE．
由于要克服阻力做功，所以：△E_k與W的大小關(guān)系是△E_k＜W．
（4）實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要原因是：紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間存在摩擦，存在空氣阻力．
（5）利用$\frac{1}{2}$v²-h圖線處理數(shù)據(jù)，如果mgh=$\frac{1}{2}$mv²那么圖線應(yīng)該是過原點(diǎn)的直線，斜率就等于g．
故選：D．
故答案為：
（1）天平，刻度尺  （2）B；（3）$\frac{1}{2}$m${v}_{E}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$，mgh_BE，＜
（4）紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間存在摩擦，存在空氣阻力   
（5）通過原點(diǎn)的直線，g

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)的原理，知道需要測(cè)量哪些量，需要哪些器材．實(shí)驗(yàn)原理是數(shù)據(jù)處理方法和誤差分析的基礎(chǔ)．
利用圖象問題結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)研究常用的方法．我們更多的研究直線圖形，找出其直線的斜率和截距．