Question

8．用圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律，打點計時器打點周期為T，得到如圖乙所示的紙帶．選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s₀，點A、C間的距離為s₁，點C、E間的距離為s₂，重物的質(zhì)量為m，重力加速度為g

（1）為完成實驗，下列物理量中必需要用工具直接測量的是C
A．重物的質(zhì)量               B．重力加速度
C．重物下落的高度         D．與重物下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度
（2）下列做法正確的有AB
A．圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線上
B．實驗前，手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直
C．實驗時，先放手松開紙帶再接通打點計時器電源
D．數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)選擇紙帶上距離較近的兩點作為初、末位置
（3）選取O、C兩點為初末位置研究機械能守恒．重物減少的重力勢能是mg（s₀+s₁），打下C點時重物的動能是$\frac{{m{{（{s_1}+{s_2}）}^2}}}{{32{T^2}}}$．（結(jié)果用題中符號表示）
（4）實驗中，重物減小的重力勢能總是大于動能的增加．（填大于、等于或小于）

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．根據(jù)機械能守恒定律寫出機械能守恒的表達式，從而得出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的關(guān)系，得出圖線的性質(zhì)以及圖線的斜率．
重物減少的重力勢能為mgh，根據(jù)在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可以求出打下記數(shù)點C時的速度大小．
由于空氣阻力和摩擦力阻力的作用重物減小的重力勢能總是略大于增加的動能．

解答 解：（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，直接測量的有：用刻度尺測量重錘下落的高度，重物的質(zhì)量可以測量也可以不測量．重力加速度與實驗無關(guān)．通過計算得到的有與重錘下落高度對應(yīng)的重錘瞬時速度．
故選：C 
（2）A、圖甲中兩限位孔必須在同一直線上，故A正確；
B、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B正確；
C、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C錯誤；
D、數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)選擇紙帶上距離較遠的兩點作為初、末位置，以減小測量的誤差．故D錯誤；
故選：AB．
（3）選取O、C兩點為初末位置研究機械能守恒．重物減少的重力勢能是△E_p=mgh=mg（s₀+s₁），
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，v_C=$\frac{{{s}_{1}+s}_{2}}{4T}$
打下C點時重物的動能是E_kc=$\frac{{m{{（{s_1}+{s_2}）}^2}}}{{32{T^2}}}$ 
（4）由于空氣阻力和摩擦力阻力的作用，重物減小的重力勢能總是大于動能的增加．
故答案為：（1）C     （2）AB  
（3）mg（s₀+s₁）；  $\frac{{m{{（{s_1}+{s_2}）}^2}}}{{32{T^2}}}$      （4）大于

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，掌握紙帶的處理方法，會通過下落的高度求解重力勢能的減小量，通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量．