Question

8．用圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律時，所用交流電源的頻率為50Hz，得到如圖乙所示的紙帶．選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s₀=19.00cm，點A、C間的距離為s₁=8.46cm，點C、E間的距離為s₂=9.88cm，g取9.8m/s²，測得重物的質(zhì)量為1kg．

（1）下列物理量需要測量的是C、通過計算得到的是D （填寫代號）
A．重物質(zhì)量                         B．重力加速度
C．重物下落的高度                   D．與下落高度對應的重物的瞬時速度
（2）選取O、C兩點為初末位置研究機械能守恒．重物減少的重力勢能是2.69J，打下C點時重物的速度是2.29m/s．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）根據(jù)紙帶算出各點的速度v，量出下落距離s，以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸、以s為橫軸畫出的圖象，應是圖丙中的C．
（4）實驗中，重物減小的重力勢能總是略大于增加的動能，寫出一條產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因在實驗過程中，紙帶與打點計時器之間的摩擦、空氣阻力是存在的，因此需克服阻力做功，損失部分能量．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需的測量的物理量，以及通過計算得到的物理量．
（2）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，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打下C點的速度．
（3）根據(jù)機械能守恒得出$\frac{{v}^{2}}{2}-s$的關(guān)系式，結(jié)合關(guān)系式得出正確的圖象．
（4）由于空氣阻力和摩擦力阻力的作用重物減小的重力勢能總是略大于增加的動能．

解答 解：（1）實驗中需要驗證重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等，需要得出下降的高度和瞬時速度的大小，所以需要測量的物理量是重物下落的高度，通過計算得到的物理量是與下落高度對應的瞬時速度．故選：C，D．
（2）O到C重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×（0.19+0.0846）≈2.69J．
C點的速度${v}_{C}=\frac{{x}_{AD}}{4T}=\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}=\frac{0.0846+0.0988}{0.08}$m/s≈2.29m/s．
（3）根據(jù)mgs=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$得，$\frac{{v}^{2}}{2}=gs$，可知$\frac{{v}^{2}}{2}-s$圖象為過原點的傾斜直線，故選：C．
（4）實驗中，重物減小的重力勢能總是略大于增加的動能的原因是在實驗過程中，紙帶與打點計時器之間的摩擦、空氣阻力是存在的，因此需克服阻力做功，損失部分能量．
故答案為：（1）C，D；（2）2.69，2.29；（3）C；（4）在實驗過程中，紙帶與打點計時器之間的摩擦、空氣阻力是存在的，因此需克服阻力做功，損失部分能量．

點評 本題考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理方法，以及有關(guān)誤差分析，要學會根據(jù)可能產(chǎn)生誤差的原因進行分析．