Question

8．用圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T，得到如圖乙所示的紙帶．選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為s₀，點(diǎn)A、C間的距離為s₁，點(diǎn)C、E間的距離為s₂，重物的質(zhì)量為m，重力加速度為g

（1）為完成實(shí)驗(yàn)，下列物理量中必需要用工具直接測(cè)量的是C
A．重物的質(zhì)量               B．重力加速度
C．重物下落的高度         D．與重物下落高度對(duì)應(yīng)的重物的瞬時(shí)速度
（2）下列做法正確的有AB
A．圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線上
B．實(shí)驗(yàn)前，手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放手松開(kāi)紙帶再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
D．?dāng)?shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)選擇紙帶上距離較近的兩點(diǎn)作為初、末位置
（3）選取O、C兩點(diǎn)為初末位置研究機(jī)械能守恒．重物減少的重力勢(shì)能是mg（s₀+s₁），打下C點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能是$\frac{{m{{（{s_1}+{s_2}）}^2}}}{{32{T^2}}}$．（結(jié)果用題中符號(hào)表示）
（4）實(shí)驗(yàn)中，重物減小的重力勢(shì)能總是大于動(dòng)能的增加．（填大于、等于或小于）

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．根據(jù)機(jī)械能守恒定律寫出機(jī)械能守恒的表達(dá)式，從而得出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的關(guān)系，得出圖線的性質(zhì)以及圖線的斜率．
重物減少的重力勢(shì)能為mgh，根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打下記數(shù)點(diǎn)C時(shí)的速度大小．
由于空氣阻力和摩擦力阻力的作用重物減小的重力勢(shì)能總是略大于增加的動(dòng)能．

解答 解：（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)量的有：用刻度尺測(cè)量重錘下落的高度，重物的質(zhì)量可以測(cè)量也可以不測(cè)量．重力加速度與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)．通過(guò)計(jì)算得到的有與重錘下落高度對(duì)應(yīng)的重錘瞬時(shí)速度．
故選：C 
（2）A、圖甲中兩限位孔必須在同一直線上，故A正確；
B、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(shí)器限位孔之間的摩擦，故B正確；
C、開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(kāi)紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故C錯(cuò)誤；
D、數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)選擇紙帶上距離較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)作為初、末位置，以減小測(cè)量的誤差．故D錯(cuò)誤；
故選：AB．
（3）選取O、C兩點(diǎn)為初末位置研究機(jī)械能守恒．重物減少的重力勢(shì)能是△E_p=mgh=mg（s₀+s₁），
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，v_C=$\frac{{{s}_{1}+s}_{2}}{4T}$
打下C點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能是E_kc=$\frac{{m{{（{s_1}+{s_2}）}^2}}}{{32{T^2}}}$ 
（4）由于空氣阻力和摩擦力阻力的作用，重物減小的重力勢(shì)能總是大于動(dòng)能的增加．
故答案為：（1）C     （2）AB  
（3）mg（s₀+s₁）；  $\frac{{m{{（{s_1}+{s_2}）}^2}}}{{32{T^2}}}$      （4）大于

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)下落的高度求解重力勢(shì)能的減小量，通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量．