Question

【題目】小明同學(xué)采用如圖 1 所示的裝置進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)．圖 1是即將啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)的場景，圖 2 是備選的測量器材

(1)除了圖 1 裝置中的器材之外，還必須從圖 2 中選取實(shí)驗(yàn)器材，其名稱是________ ；

(2)指出圖 1 裝置中不合理的地方 __________（一處）；

(3)在實(shí)際的測量中，重物減少的重力勢能通常會(huì)______ （選填“略大于”、“等于”或“略小于”）增加的動(dòng)能，這樣產(chǎn)生的誤差屬于 __________（選填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”）；

(4)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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪 v 2 ﹣h 圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過原點(diǎn)的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒。

請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確并說明原因___________．

Answer 1

【答案】（1）毫米刻度尺； （2）重錘離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)，為了能在紙帶上打出更多的點(diǎn)，則紙帶應(yīng)該上提； （3）略大于； 系統(tǒng)誤差； （4）不正確。要想通過v2-h圖象的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g.

【解析】

（1、2）根據(jù)正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材；（3）在實(shí)際的測量中，由于有阻力的作用，使得重物減少的重力勢能通常會(huì)略大于增加的動(dòng)能；（4）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)，比如：阻力恒定，合外力一定，加速度一定，v2-h圖象也可能是一條過原點(diǎn)的傾斜的直線。

（1）實(shí)驗(yàn)中紙帶上的點(diǎn)點(diǎn)之間的距離需要測量，故用到毫米刻度尺；
（2）由圖可知，重錘離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)，為了能在紙帶上打出更多的點(diǎn)，則紙帶應(yīng)該上提；

（3）在實(shí)際的測量中，由于有阻力的作用，使得重物減少的重力勢能通常會(huì)略大于增加的動(dòng)能，這樣產(chǎn)生的誤差屬于系統(tǒng)誤差；

（4）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)mgh-fh=mv2，可得：v2=2（g-）h，則此時(shí)v2-h圖象就是過原點(diǎn)的一條直線。所以要想通過v2-h圖象的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g。