Question

10．利用如圖1所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．

（1）除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫紙）、交流電源、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的器材中，必須使用的還有AC．（選填器材前的字母）
A．大小合適的鐵質(zhì)重錘
B．體積較大的木質(zhì)重錘
C．刻度尺
D．游標(biāo)卡尺
E．秒表
（2）如圖2是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶．在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O（速度為零）的距離分別為h_A、h_B、h_C．重錘質(zhì)量用m表示，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T．從打下O點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的減少量△E_p=mgh_B，動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理正確的是ABD
A．釋放重錘前，使重錘盡量遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
B．做實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放重錘
C．為測(cè)量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下某點(diǎn)時(shí)重錘的速度v，可測(cè)量該點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h，再根據(jù)公式v=$\sqrt{2gh}$計(jì)算
D．為測(cè)量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下某點(diǎn)時(shí)重錘的速度v，可測(cè)量該點(diǎn)到O點(diǎn)的時(shí)間t，再根據(jù)公式v=gt計(jì)算
（4）某同學(xué)在紙帶上選取計(jì)數(shù)點(diǎn)后，測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h，并計(jì)算出打相應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)重錘的速度v，通過(guò)描繪v²-h圖象去研究機(jī)械能是否守恒．若實(shí)驗(yàn)中重錘所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不變，從理論上分析，合理的v²-h圖象是圖3中的哪一個(gè)A．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材．
（2）根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的步驟．
（4）根據(jù)機(jī)械能守恒得出v²-h的表達(dá)式，從而確定正確的圖線．

解答 解：（1）A、為了減小阻力的影響，選擇質(zhì)量較大、體積較小的重錘，故A正確，B錯(cuò)誤．
C、在該實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量點(diǎn)跡間的距離，需要刻度尺，不需要游標(biāo)卡尺，故C正確，D錯(cuò)誤．
E、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以記錄時(shí)間，不需要秒表，故E錯(cuò)誤．
故選：AC．
（2）從打下O點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的減少量△E_p=mgh_B，B點(diǎn)的速度為：${v}_{B}=\frac{{h}_{c}-{h}_{A}}{2T}$，
則增加的動(dòng)能為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）A、釋放重錘前，應(yīng)使重錘盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故B正確．
CD、為測(cè)量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下某點(diǎn)時(shí)重錘的速度v，可以根據(jù)紙帶上某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出．故CD錯(cuò)誤．
故選：B．
（4）若機(jī)械能守恒，有mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，則v²=2gh，可知v²-h圖線為過(guò)原點(diǎn)的一條傾斜直線，故選：A．
故答案為：（1）AC；（2）mgh_B，$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$；（3）ABD；（4）A．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，會(huì)通過(guò)原理確定器材，以及掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度的大小，關(guān)鍵是勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的運(yùn)用．