Question

19．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，某同學(xué)用如圖甲所示裝置進行實驗，獲取一張紙帶，但起始點模糊不清．取后面連續(xù)打出的清晰點來研究，測出B、C、D、E、F到A點的距離分別為h_B、h_C、h_D、h_E、h_F．已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．

（1）該同學(xué)為了能完成實驗，必須準(zhǔn)備的實驗器材AD
A．交流電源   B．秒表       C．天平       D．刻度尺
（2）實驗中，打點計時器兩個限位孔的連線必須保持豎直
（3）打E點時重物的速度表達(dá)式為${v}_{E}=\frac{{h}_{F}-{h}_{D}}{2T}$
（4）在v²-h坐標(biāo)系中，描出B、C、D、E點對應(yīng)的坐標(biāo)，如圖乙所示．如果這些坐標(biāo)可連成一條直線，要判斷重物下落過程中機械能是否守恒，還需要判斷直線斜率是否接近2g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需實驗器材．
（2）打點計時器兩個限位孔的連線必須保持豎直．
（3）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E點的速度．
（4）根據(jù)機械能守恒的表達(dá)式寫出v²-h函數(shù)關(guān)系，結(jié)合圖象特點可正確解答．

解答 解：（1）打點計時器需要使用交流電源，打點計時器可以直接記錄時間，不需要秒表，該實驗驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端質(zhì)量可以約去，所以不需要天平，實驗中用刻度尺測量點跡間的距離，從而測出瞬時速度和下降的高度．故選：AD．
（2）為了減小紙帶與限位孔間的摩擦，打點計時器兩個限位孔的連線必須保持豎直．
（3）E點的瞬時速度等于DF段的平均速度，則有：${v}_{E}=\frac{{h}_{F}-{h}_{D}}{2T}$．
（4）根據(jù)機械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，
故有：v²=2gh，因此若在v²-h坐標(biāo)系中所畫直線的斜率為2g，則說明重物下落過程中機械能是否守恒．
故答案為：（1）AD；（2）豎直；（3）${v}_{E}=\frac{{h}_{F}-{h}_{D}}{2T}$；（4）判斷直線斜率是否接近2g．

點評 本題全面的考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理問題，要熟練掌握勻變速直線運動的規(guī)律以及功能關(guān)系，增強數(shù)據(jù)處理能力．