Question

1．在“驗證機械能守恒定律”實驗中

①紙帶將被釋放瞬間的四種情景如1照片所示，其中操作最規(guī)范的是D
②已知打點計時器所接交流電頻率為50Hz，當?shù)刂亓�加速度g=9.80m/s²，實驗選用的重錘質(zhì)量為0.5kg，從所大紙帶中選擇一條合適的紙帶，此紙帶第1、2點間的距離應(yīng)接近1.96mm，若紙帶上連續(xù)的點A、B、C、D至第1點Q的距離如圖2所示，則重錘從O點運動到C點，重力勢能減小2.75J，重錘經(jīng)過C點時的速度3.30m/s，其動能增加2.72J．（保留三位有效數(shù)字）
③大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示重力勢能的減少量大于動能的增加量，其原因是C
A．利用公式v=gt計算重物速度                   B．利用公式v=$\sqrt{2gh}$計算重物速度
C．存在空氣阻力和摩擦力阻力的影響         D．沒有采用多次實驗取平均值的方法．

Answer 1

分析 紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度．從而求出動能．
根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．
通過能量守恒的角度分析重力勢能的減小量大于動能增加量的原因．

解答 解：①在驗證機械能守恒定律的實驗中，實驗時，應(yīng)讓重物緊靠打點計時器，手拉著紙帶的上方，保持紙帶豎直，由靜止釋放；故符合要求的只有D；
②實驗中重物靜止釋放，它的運動可以看成是自由落體運動．
此紙帶第1、2點間的距離大約等于：h=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×（0.02）2=1.96 mm，所以我們可以認為紙帶第1、2點間的距離方接近1.96 mm．
重力勢能減小量為：△E_p=mgh=0.5×9.8×0.561m J=2.75J．
利用勻變速直線運動的推論v=$\overline{v}$
v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{6.28-4.96}{2×0.02}×1{0}^{-2}$=3.30m/s
E_kC=$\frac{1}{2}$mv_C²=$\frac{1}{2}$×0.5×3.3²=2.72J
③重力勢能減少與動能增加不相等，可能原因是：紙帶與打點計時器之間有摩擦阻力，或有空氣阻力．
由于紙帶在下落過程中，重錘和空氣之間存在阻力，紙帶和打點計時器之間存在摩擦力，所以減小的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能，還有一部分要克服空氣阻力和摩擦力阻力做功，故重力勢能的減少量大于動能的增加量，故C選項正確；
故答案為：①D；②1.96； 2.75；3.30； 2.72；③C．

點評 紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題，我們可以紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．