分析 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中,驗(yàn)證動(dòng)能的增加量與重力勢(shì)能的減小量是否相等,所以要測(cè)重錘下降的距離和瞬時(shí)速度,測(cè)量瞬時(shí)速度和下降的距離均需要刻度尺,不需要秒表,重錘的質(zhì)量可以不測(cè).
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)驗(yàn)證減少的重力勢(shì)能mgh是否與增加的動(dòng)能$\frac{1}{2}$mv2相等,來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,在處理數(shù)據(jù)時(shí),高度h必須用刻度尺測(cè)量,速度v必須根據(jù)${v}_{\frac{t}{2}}=\frac{x}{t}$來(lái)求,不能通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式來(lái)算出,否則得不到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.
根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量,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F點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從而得出動(dòng)能的增加量.
重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量屬于系統(tǒng)誤差,通過(guò)減小阻力的影響可以減小系統(tǒng)誤差.
根據(jù)機(jī)械能守恒得出v2-h的關(guān)系式,分析斜率的物理含義.結(jié)合牛頓第二定律和圖線的斜率求出$\frac{f}{mg}$的大小.
解答 解:①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是交流電源,在實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)間的距離從而可知道重錘下降的距離,以及通過(guò)紙帶上兩點(diǎn)的距離,求出平均速度,從而可知瞬時(shí)速度.紙帶上相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)的時(shí)間間隔已知,所以不需要秒表.重錘的質(zhì)量可以不測(cè).
故選:D.
②A、B、瞬時(shí)速度應(yīng)由紙帶根據(jù)${v}_{\frac{t}{2}}=\frac{x}{t}$進(jìn)行求解,不能根據(jù)v=gt或v=$\sqrt{2gh}$求解瞬時(shí)速度,否則就是用機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒,失去驗(yàn)證的意義,故A、B錯(cuò)誤.
C、應(yīng)用米尺量出紙帶下落高度,不能用h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$求高度,所以C錯(cuò)誤;
D、下落高度應(yīng)用米尺測(cè)量,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測(cè)出瞬時(shí)速度,故D正確.
故選:D.
③從打下O點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過(guò)程中,重錘重力熱能的減少量△EP=mgh2.F點(diǎn)的瞬時(shí)速度:${v}_{F}=\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$,則動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{F}}^{2}$=$\frac{m({h}_{3}-{h}_{1})^{2}}{8{T}^{2}}$.
④實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量,這個(gè)誤差是系統(tǒng)誤差,無(wú)法避免,可以通過(guò)減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來(lái)減小該誤差.故選:BD.
⑤根據(jù)牛頓第二定律得,a=$\frac{mg-f}{m}$,根據(jù)速度位移公式得,v2=2ah,則圖線的斜率k=2a=$\frac{2(mg-f)}{m}$.
mg-f=ma,f=mg-ma=$mg-m\frac{k}{2}$,則$\frac{f}{mg}=\frac{mg-m\frac{k}{2}}{mg}=\frac{g-\frac{k}{2}}{g}$,由圖線的斜率可知k=19.2,所以$\frac{f}{mg}=\frac{9.8-\frac{19.2}{2}}{9.8}$=2.0%.
故答案為:①D,②D,③mgh2,$\frac{m({h}_{3}-{h}_{1})^{2}}{8{T}^{2}}$,④BD,⑤$\frac{2(mg-f)}{m}$,2.0.
點(diǎn)評(píng) 明確各種實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法和實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵,注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程中盡量減小摩擦阻力的影響,同時(shí)掌握瞬時(shí)速度通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)算出,而不是理論推算,下落高度是通過(guò)刻度尺來(lái)測(cè)量而得.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 乒乓球比賽中研究乒乓球的旋轉(zhuǎn)時(shí) | |
B. | 確定馬拉松運(yùn)動(dòng)員在比賽中的位置時(shí) | |
C. | 跆拳道比賽中研究運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作時(shí) | |
D. | 在撐竿跳高比賽中研究運(yùn)動(dòng)員手中的支撐竿在支撐地面過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng)情況時(shí) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 速度不斷增大,加速度減到零時(shí),速度達(dá)到最大,而后做勻速直線運(yùn)動(dòng) | |
B. | 速度不斷增大 | |
C. | 速度不斷減小,到加速度減為零時(shí),速度減到最小,而后做勻速直線運(yùn)動(dòng) | |
D. | 速度不斷減小到零 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 變大 | B. | 變小 | C. | 不變 | D. | 無(wú)法確定 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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