Question

9．某同學用圖示裝置進行“驗證機械能守恒定律”實驗
（1）在實驗中應D
A．選用質量較小的物體作為下落的重物
B．將電火花計時器接到高壓直流電源上
C．先釋放紙帶，再接通計時器的電源
D．使重物下落的起始位置靠近打點計時器
（2）能直接從紙帶上測得的物理量是A
A．重物下落的高度
B．重物下落的加速度
C．重物下落至某高度時的速度
D．重物下落過程中減少的重力勢能
（3）在實驗中，得到如圖所示的紙帶．O為開始下落的起始點，A、B、C為連續(xù)的三個點，測得它們距O點的距離分別h_A、h_B、h_C．已知計時器打點的時間間隔為t，測得B點距O點有n個間隔．下列計算B點速度的表達式，正確的是B
A．${v_B}=\frac{{{h_C}+{h_A}}}{2t}$B．${v_B}=\frac{{{h_C}-{h_A}}}{2t}$  C．v_B=gntD．${v_B}=\frac{h_B}{n\;t}$
（4）分析紙帶得到多組v、h數(shù)據(jù)，以$\frac{v^2}{2}$為縱坐標，以h為橫坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的$\frac{v^2}{2}-h$圖線是傾斜直線，該線的斜率為g．

Answer 1

分析 驗證機械能守恒定律的實驗原理是：以自由落體運動為例，需要驗證的方程是：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，重物下落的高度h是直接測量得到的；
根據(jù)v²與h的物理關系運用數(shù)學知識求解．

解答 解：（1）A、選用質量較大的物體作為下落的重物，阻力相對較小，故A錯誤；
B、按圖示的裝置安裝器并將電火花計時器接到交流電源上，故B錯誤；
C、開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果接通電源的同時放開紙帶，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故C錯誤；
D、在釋放重物時，下落的起始位置靠近打點計時器．故D正確；
（2）A、在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，需要驗證的方程是：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，直接測量的是：用刻度尺測量重物體下落的高度．故A正確．
B、重力加速度是當?shù)氐闹亓�加速度，查表得到．故B錯誤．
C、重物下落至某高度時的速度，用平均速度公式計算得到．故C錯誤．
D、重物下落過程中減少的重力勢能，用公式E_p=mgh計算得到．故D錯誤．
（3）該實驗是驗證機械能守恒定律的實驗．因為我們知道自由落體運動只受重力，機械能就守恒．如果把重物看成自由落體運動，再運用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗證呢．所以不能由v=$\sqrt{2gh}$ 算出下落到該點B時的速度，應該根據(jù)某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度求解，故B正確，ACD錯誤；
（4）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圖線是過原點的傾斜直線（或正比例函數(shù)圖象等），該線的斜率是g；
故答案為：（1）D；（2）A；（3）B；（4）傾斜直線，g．

點評 解決實驗問題關鍵要掌握該實驗原理，還要了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
對于基礎實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗．