Question

16．如圖甲所示是用落體法探究重力勢能變化量與動能變化量之間關(guān)系的實驗裝置．
（1）下列說法中正確的是D．
A．實驗中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因為紙帶越短，克服摩擦力做的功就越少，誤差就越小
B．實驗時必須稱出重物的質(zhì)量
C．紙帶上第1、2兩點間距若不接近2mm，則無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù)，實驗誤差都一定較大
D．處理打點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實際點跡

（2）某同學(xué)在實驗中，用質(zhì)量為0.50kg 的重物拖著紙帶由靜止開始下落，圖乙是在下落過程中打點計時器打出的一條紙帶．在紙帶上選取三個相鄰的計數(shù)點A、B、C，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.08s，O恰好為重物開始下落時記錄的點，各計數(shù)點到O點的距離如圖乙所示．當?shù)氐闹亓�加速度g取9.80m/s²．計時器從記錄點O到記錄點B的過程中，重物的重力勢能減少量為1.88 J，計時器記錄點B時，重物的速率是2.74m/s．（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）A、長度越短，雖摩擦力做功少，但測量長度產(chǎn)生誤差較大；
B、等式兩邊的質(zhì)量可以相互約去；
C、根據(jù)第1、2兩點間距大于還是小于2mm，來確定誤差偏大還是偏��；
D、計數(shù)點即為實際打的點；
（2）根據(jù)重物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求出B點速率．

解答 解：（1）A．實驗中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因為紙帶越短，克服摩擦力做的功就越少，但要通過測量長度來求出變化的高度與瞬時速度，因此太短導(dǎo)致誤差就越大，故A錯誤；
B．實驗時，動能的增加量與重力勢能的減小量，均含有質(zhì)量，因此不需稱出重物的質(zhì)量，故B錯誤；
C．根據(jù)h=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×（0.02）²=2mm，要選用第1、2點間距離接近2mm的紙帶，若紙帶上第1、2兩點間距大于2mm，則無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù)，實驗誤差才一定較大，故C錯誤；
D．處理打點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實際點跡，而不必采用“計數(shù)點”的方法，若采用計數(shù)點，是使測量長度變長，從而減小測量長度的誤差，故D正確；
（2）重物重力勢能的減小量△E_p=mgh=0.50×9.8×0.3829J=1.88J．
B點的速率等于AC段的平均速度，則v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.6333-0.1955}{2×0.08}$≈2.74m/s．
故答案為：（1）D；（2）1.88，2.74．

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)、誤差分析等，會起到事半功倍的效果．通過該題理解驗證性實驗的特點，把握實驗原理，提升實驗?zāi)芰�，該題是考查基礎(chǔ)實驗知識的好題；
紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題，對于這類問題要熟練應(yīng)用運動學(xué)規(guī)律和推論進行求解，計算過程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．