Question

6．（1）為了完成《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)準(zhǔn)備了電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線、鐵架臺(tái)、重錘、夾子、紙帶，請(qǐng)問還需要哪些器材，請(qǐng)從下列器材中選取AD（填序號(hào)）
A、220v交流電源            B、低壓交流電源
C、天平                     D、毫米刻度尺
（2）在接通電源、釋放紙帶前，某同學(xué)開始實(shí)驗(yàn)的情形如圖所示，已知鐵架臺(tái)放在水平桌面上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直放置，請(qǐng)指出圖中的不合理之處（至少兩點(diǎn)）
①重錘未緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
②釋放時(shí)手應(yīng)該抓住紙帶的上端并使紙帶豎直
（3）該同學(xué)在改正錯(cuò)誤之后，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖所示，利用紙帶上的數(shù)據(jù)完成表格，來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?.8m/s²，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，已用天平稱量得到重錘的質(zhì)量為0.3kg）

	O	A	B	C	D	E
x/cm	0.00	2.55	5.31	8.55	12.10	16.11
v/m•s-1	-	1.33	1.49	1.70	1.89	-
Ek/J	-	0.264	0.333	0.432	0.536	-
Ep/J	-	-0.075	-0.157	-0.251	-0.356	-
E/J	-	0.189	0.176	0.181	0.180	-

（4）另一個(gè)同學(xué)看到這個(gè)紙帶，說還可以通過作圖法來分析處理數(shù)據(jù)，各測(cè)量點(diǎn)到第一點(diǎn)的距離用h表示，對(duì)應(yīng)的速度用v表示，以$\frac{v^2}{2}$為縱坐標(biāo)，以gh為橫坐標(biāo)，根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)繪出$\frac{v^2}{2}$-gh的圖象應(yīng)該為A
A、一條過原點(diǎn)的直線，斜率等于1
B、一條過原點(diǎn)的直線，斜率略小于1
C、一條不過原點(diǎn)的直線，斜率等于1
D、一條不過原點(diǎn)的直線，斜率略小于1．

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)實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)確定不正確的操作步驟．
（3）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B點(diǎn)的動(dòng)能，結(jié)合下降的高度求出重力勢(shì)能，從而得出機(jī)械能．
（4）根據(jù)機(jī)械能守恒 得出$\frac{{v}^{2}}{2}-gh$的關(guān)系式，從而確定正確的圖線．

解答 解：（1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220V的交流電源，實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要天平．實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測(cè)量點(diǎn)跡間的距離，從而得出下降的高度以及求出瞬時(shí)速度的大�。�故選：AD．
（2）實(shí)驗(yàn)中的不合理地方：）①重錘未緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；
②釋放時(shí)手應(yīng)該抓住紙帶的上端并使紙帶豎直．
（3）B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（8.55-2.60）×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=1.49m/s$，
動(dòng)能為：${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.3×1.4{9}^{2}≈0.333J$，
勢(shì)能為：E_p=-mgh=-0.3×9.8×0.0535J=-0.157J，
則機(jī)械能為：E=0.333-0.157J=0.176J．
（4）根據(jù)mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$知，$\frac{{v}^{2}}{2}=gh$，可知$\frac{{v}^{2}}{2}-gh$圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線，斜率k=1．故選：A．
故答案為：（1）AD；（2）①重錘未緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；②釋放時(shí)手應(yīng)該抓住紙帶的上端并使紙帶豎直；（3）1.49，0.333，-0.157，0.176；（4）A．

點(diǎn)評(píng) 通過《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材的選取，實(shí)驗(yàn)操作的注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)驗(yàn)誤差的分析等，難度中等．