Question

17．某學(xué)習(xí)小組利用圖1所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．

①若某同學(xué)按圖1所示開始實(shí)驗(yàn)，則一個(gè)很明顯的不合理之處是釋放紙帶前重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)．
②經(jīng)糾正后，按正確操作，得到如圖2所示的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，用刻度尺測得起始點(diǎn)O到計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D各點(diǎn)的距離分別為h₁、h₂、h₃、h₄，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為T，從O到D的時(shí)間為t．若用O、C兩點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為了計(jì)算打下C點(diǎn)時(shí)的重物的速度大小，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)提供了四個(gè)計(jì)算式，其中正確的是C．（填選項(xiàng)前的字母）
A．甲同學(xué)：υ_C=$\sqrt{2g{h}_{3}}$             B．乙同學(xué)：υ_C=gt
C．丙同學(xué)：υ_C=$\frac{{h}_{4}-{h}_{2}}{2T}$             D．丁同學(xué)：υ_C=$\frac{{h}_{4}-{h}_{3}}{T}$
③提供正確計(jì)算式的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，以C點(diǎn)算出的重力勢能mgh₃總比$\frac{1}{2}$mv_C²略大些，這主要是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中存在阻力，重物下落過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動(dòng)能和因阻力產(chǎn)生的其他形式的能量．．

Answer 1

分析 因釋放紙帶前重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)，重物下落的加速度較大，紙帶上打的點(diǎn)數(shù)極少，所以實(shí)驗(yàn)中釋放紙帶前應(yīng)提高紙帶使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．
根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量；根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)平均速度等于中間時(shí)間的瞬時(shí)速度求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能的變化量．
實(shí)驗(yàn)中存在阻力，重物下落過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動(dòng)能和因阻力產(chǎn)生的其他形式的能量．

解答 解：（1）因釋放紙帶前重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)，重物下落的加速度較大，紙帶上打的點(diǎn)數(shù)極少，所以實(shí)驗(yàn)中釋放紙帶前應(yīng)提高紙帶使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．
（2）A、因?qū)嶒?yàn)中存在阻力，重物下落時(shí)的實(shí)際加速度小于重力加速度，計(jì)算速度時(shí)應(yīng)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻速度等于該過程的平均速度來求，正確的是丙同學(xué)；而甲、乙兩同學(xué)提供的計(jì)算式是沒有阻力作用下速度的理論值，不合理，故AB錯(cuò)誤，C正確；
D、丁同學(xué)提供的計(jì)算式是求DE段的平均速度即求CD間中間時(shí)刻的速度．故D錯(cuò)誤；
故選：C
（3）提供正確計(jì)算式的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，以C點(diǎn)算出的重力勢能mgh₃總比$\frac{1}{2}$mv_C²略大些，這主要是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中存在阻力，重物下落過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動(dòng)能和因阻力產(chǎn)生的其他形式的能量．
故答案為：①釋放紙帶前重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)  ②C  
③實(shí)驗(yàn)中存在阻力，重物下落過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動(dòng)能和因阻力產(chǎn)生的其他形式的能量．

點(diǎn)評(píng) 要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．重物帶動(dòng)紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．