Question

【題目】利用圖2裝置做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗。

（1）為驗證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的_____。

A．動能變化量與勢能變化量 B．速度變化量和勢能變化量 C．速度變化量和高度變化量

（2）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是______。

A．交流電源 B．刻度尺 C．天平（含砝碼）

（3）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖3所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?/span>g，打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打Ｏ點到打Ｂ點的過程中，重物的重力勢能變化量＝_____，動能變化量＝_____。

（4）大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是______。

A．利用公式計算重物速度

B．利用公式計算重物速度

C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

D．沒有采用多次實驗取平均值的方法

（5）某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度v，描繪v2-h圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒。請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確。

Answer 1

【答案】AABC同學(xué)的判斷依據(jù)不正確

【解析】

驗證機(jī)械能守恒，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等．根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材；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)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度得出B點的速度，從而得出動能的增加量；如果v2-h圖象為直線，僅表示合力恒定，與機(jī)械能是否守恒無關(guān)。

解：(1)為驗證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的動能變化量和重力勢能的變化量，故A正確，B、C、D錯誤；

故選A；

(2)打點計時器需接交流電源，驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩邊都有質(zhì)量，可以約去，不需要用天平測量質(zhì)量，實驗時需要用刻度尺測量點跡間的距離，從而得出下降的高度，以及計算出瞬時速度，故A、B正確，C、D錯誤；

故選AB；

(3)從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量，B點的瞬時速度，則動能的增加量

(4)實驗中重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，故C正確，A、B、D錯誤；

故選C；

(5)該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確；在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，根據(jù)，可得，則此時圖象就是過原點的一條直線，所以要想通過圖象的方法驗證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g。