Question

6．用如圖1所示的裝置驗證機(jī)械能守恒定律

（1）有如下可供選擇的實驗器材：重物、打點(diǎn)計時器、紙帶、秒表．其中不必要的器材是秒表，打點(diǎn)計時器所用電源為交流電源（選填“直流”、“交流”）；
（2）若實驗中所用重物的質(zhì)量m=1kg，打出的某條紙帶如圖2所示，紙帶中所標(biāo)數(shù)據(jù)為該點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，打點(diǎn)時間間隔為T=0.02s，其中O點(diǎn)為重物從靜止開始下落時打出的第一個點(diǎn)，則在打出B點(diǎn)時，重物速度v_B=1.17m/s，動能E_kB=0.686J，從開始下落到打出B點(diǎn)的過程中重物的重力勢能減少量E_p=0.692J．重力勢能減少量與動能增加量不相等的原因可能是D．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字，g取9.8m/s²）
A．電源電壓不穩(wěn)定         B．重物的質(zhì)量太大
C．計算造成的錯誤         D．紙帶受到的摩擦力不能忽略
（3）根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v，量出對應(yīng)的下落距離h，則以v22為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是下圖中的C

Answer 1

分析 通過實驗的原理出發(fā)，確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材，以及不必要的器材；
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(diǎn)的速度，從而得出B點(diǎn)的動能，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．
根據(jù)$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的表達(dá)式，從數(shù)學(xué)的角度分析圖象．

解答 解：（1）因為打點(diǎn)計時器是通過打點(diǎn)來計時的儀器，故不需要秒表；，打點(diǎn)計時器所用電源為交流電源，
（2）B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度，則
v_B=$\frac{0.0959-0.0490}{2×0.02}$=1.17m/s，
則B點(diǎn)的動能動能E_kB=$\frac{1}{2}×1×$≈0.686J，
從開始下落到B點(diǎn)的過程中，重力勢能的減小量△E_p=mgh_OB=1×9.8×0.0706≈0.692J．
重力勢能減少量與動能增加量不相等的原因可能是紙帶與打點(diǎn)計時器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力．
故選：D．
（3）由mgh=$\frac{1}{2}$mv²可得：$\frac{{v}^{2}}{2}$=gh，所以以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是過原點(diǎn)的傾斜直線，也就是圖中的C．
故選：C．
故答案為：（1）秒表；交流
（2）1.17；0.686；0.692；D
（3）C

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，掌握紙帶的處理方法，利用圖象問題結(jié)合數(shù)學(xué)知識處理物理數(shù)據(jù)是實驗研究常用的方法．我們更多的研究直線圖形，找出其直線的斜率和截距．