Question

10．圖甲是探究重物下落過程中機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)裝置

（1）關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是ABD
A．釋放前手拿住紙帶上端，保持紙帶豎直
B．先接通電源打點(diǎn)，再釋放紙帶
C．圖中的打點(diǎn)計(jì)時器為電火花打點(diǎn)計(jì)時器
D．實(shí)驗(yàn)中重物應(yīng)選選密度大一點(diǎn)的鐵塊
（2）圖乙是一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時器打下的第一點(diǎn)．分別測出若干連續(xù)點(diǎn)A、B、C…與O點(diǎn)之間的距離h₁、h₂、h₃…，已知打點(diǎn)計(jì)時器的打點(diǎn)周期為T，重物質(zhì)量為m，重力加速度為g，可得重物下落到B點(diǎn)的過程中，重物增加的功能為$\frac{{m（{{h}_{3}-h}_{1}）}^{2}}{{8T}^{2}}$，減少的重力勢能為mgh₂．
（3）取打下O點(diǎn)時重物的重力勢能為零，計(jì)算出該重物下落不同的高度h時所對應(yīng)的動能E_k和重力勢能的絕對值|E_p|，建立坐標(biāo)系，橫軸表示h，縱軸表示|E_p|和E_k，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖丙中會出圖線Ⅰ和圖線Ⅱ．
A．圖丙中E_p-h對應(yīng)的是圖線Ⅰ（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）
B．圖線Ⅰ與圖線Ⅱ不重合的主要原因是重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功．

Answer 1

分析 正確解答本題需要掌握：理解該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點(diǎn)計(jì)時器的使用；理解實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對于任何實(shí)驗(yàn)注意從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
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，從而得出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）A、實(shí)驗(yàn)前，手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直，減小紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器限位孔之間的摩擦，故A正確；
B、開始記錄時，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時時器的電源，由于重物運(yùn)動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故B正確；
C、圖中的打點(diǎn)計(jì)時器為電磁打點(diǎn)計(jì)時器，故C錯誤；
D、實(shí)驗(yàn)中重物應(yīng)選選密度大一點(diǎn)的鐵塊，故D正確；
故選：ABD．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，
B點(diǎn)的瞬時速度v_B=$\frac{{{h}_{3}-h}_{1}}{2T}$，
則重物動能的增加量△E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{{m（{{h}_{3}-h}_{1}）}^{2}}{{8T}^{2}}$，
重力勢能的減小量為△E_p=mgh₂ ．
（3）取打下O點(diǎn)時重物的重力勢能為零，因?yàn)槌跷恢玫膭幽転榱悖瑒t機(jī)械能為零，每個位置對應(yīng)的重力勢能和動能互為相反數(shù)，即重力勢能的絕對值與動能相等，而圖線的斜率不同，原因是重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功．
A．圖丙中E_p-h對應(yīng)的是圖線Ⅰ，
B．圖線Ⅰ與圖線Ⅱ不重合的主要原因是重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功．
故答案為：（1）ABD
（2）$\frac{{m（{{h}_{3}-h}_{1}）}^{2}}{{8T}^{2}}$；mgh₂
（3）Ⅰ；重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，驗(yàn)證重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等．以及知道通過求某段時間內(nèi)的平均速度表示瞬時速度．