Question

17．某學習小組利用圖1所示裝置做“驗證機械能守恒定律”的實驗．

①若某同學按圖1所示開始實驗，則一個很明顯的不合理之處是釋放紙帶前重物離打點計時器太遠．
②經(jīng)糾正后，按正確操作，得到如圖2所示的一條點跡清晰的紙帶，用刻度尺測得起始點O到計數(shù)點A、B、C、D各點的距離分別為h₁、h₂、h₃、h₄，相鄰計數(shù)點間時間間隔為T，從O到D的時間為t．若用O、C兩點來驗證機械能守恒定律，為了計算打下C點時的重物的速度大小，甲、乙、丙、丁四位同學提供了四個計算式，其中正確的是C．（填選項前的字母）
A．甲同學：υ_C=$\sqrt{2g{h}_{3}}$             B．乙同學：υ_C=gt
C．丙同學：υ_C=$\frac{{h}_{4}-{h}_{2}}{2T}$             D．丁同學：υ_C=$\frac{{h}_{4}-{h}_{3}}{T}$
③提供正確計算式的同學發(fā)現(xiàn)，以C點算出的重力勢能mgh₃總比$\frac{1}{2}$mv_C²略大些，這主要是因為實驗中存在阻力，重物下落過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動能和因阻力產(chǎn)生的其他形式的能量．．

Answer 1

分析 因釋放紙帶前重物離打點計時器太遠，重物下落的加速度較大，紙帶上打的點數(shù)極少，所以實驗中釋放紙帶前應(yīng)提高紙帶使重物靠近打點計時器．
根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量；根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時間的瞬時速度求出某點的瞬時速度，從而求出動能的變化量．
實驗中存在阻力，重物下落過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動能和因阻力產(chǎn)生的其他形式的能量．

解答 解：（1）因釋放紙帶前重物離打點計時器太遠，重物下落的加速度較大，紙帶上打的點數(shù)極少，所以實驗中釋放紙帶前應(yīng)提高紙帶使重物靠近打點計時器．
（2）A、因?qū)嶒炛写嬖谧枇�，重物下落時的實際加速度小于重力加速度，計算速度時應(yīng)根據(jù)勻變速直線運動中中間時刻速度等于該過程的平均速度來求，正確的是丙同學；而甲、乙兩同學提供的計算式是沒有阻力作用下速度的理論值，不合理，故AB錯誤，C正確；
D、丁同學提供的計算式是求DE段的平均速度即求CD間中間時刻的速度．故D錯誤；
故選：C
（3）提供正確計算式的同學發(fā)現(xiàn)，以C點算出的重力勢能mgh₃總比$\frac{1}{2}$mv_C²略大些，這主要是因為實驗中存在阻力，重物下落過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動能和因阻力產(chǎn)生的其他形式的能量．
故答案為：①釋放紙帶前重物離打點計時器太遠  ②C  
③實驗中存在阻力，重物下落過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動能和因阻力產(chǎn)生的其他形式的能量．

點評 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．重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．