Question

10．在一次實驗探究課上，某同學利用自由落體來探究機械能守恒定律，該同學開始實驗時 的情形如圖所示，他將電磁打點計時器接通低壓電源后釋放紙帶．
（1）請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當?shù)牡胤?br />①打點計時器接了直流電②重物離打點計時器太遠
（2）該同學在教師的引導下規(guī)范了實驗操作，重新進行實驗，得到了幾條（3-5條）打出一系列點的紙帶，在選點驗證機械能守恒時，有以下幾種方案，其 中對選取紙帶的1、2兩點間距離要求小于或接近2mm的是方案一，（填“一”或“二”）
方案一：利用起始點和第n點計算；
方案二，任取兩點計算．
（3）該同學最終選擇了方案一，結合圖象法進行數(shù)據(jù)分析，他從紙帶上選取多個點．測量從第一點到 其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v²，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出$\frac{1}{2}$ v²-h圖象，其中圖象的斜率表示重力加速度g．

Answer 1

分析 本題考查了打點計時器的具體應用，熟悉打點計時器的使用細節(jié)即可正確解答本題．

解答 解：（1）本實驗要求采用打電計時器，打點計時器采用的是交流電源，而本實驗中采用了直流電源；
同時，由于加速度較大，故紙帶應在1米左右，且應讓重物緊靠打點計時器，而本實驗中離打點計時器太遠，故錯誤為：
①打點計時器接了直流電源；②重物離打點計時器太遠；
（2）根據(jù)自由落體運動規(guī)律應有h=$\frac{1}{2}×9.8×$（0.02）²=0.002m=2mm，
選用點跡清晰，第1、2點間距離接近2mm的紙帶，也就以利用起始點和第n點計算，
所以方案是一．
（3）重物由靜止開始下落距離h獲得速度v，根據(jù)動能定理得
mgh=$\frac{1}{2}$mv²
即$\frac{1}{2}$v²=gh
所以$\frac{1}{2}$v²-h圖線的斜率是重力加速度g．
故答案為：（1）打點計時器接了直流電；重物離打點計時器太遠．（2）一（3）重力加速度g

點評 能夠清楚該實驗的工作原理和實驗步驟，熟練應用勻變速直線運動規(guī)律來解決紙帶問題是力學實驗中常見的問題．