Question

【題目】如圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測量方案.

A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時(shí)間t，通過v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度；

B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過計(jì)算出瞬時(shí)速度；

C．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，測算出瞬時(shí)速度v，并通過計(jì)算出高度h；

D．用刻度尺測出物體下落的高度h，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，測算出瞬時(shí)速度v.

(1)以上方案中只有一種正確，正確的是___________ （填入相應(yīng)的字母）

（2）某同學(xué)按照正確操作選的紙帶如圖所示，其中O是起始點(diǎn)，A、B、C、D、E是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的5個(gè)點(diǎn)，打點(diǎn)頻率為50Hz，該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中（單位：cm），重錘的質(zhì)量為m=0.1kg，重力加速度g=9.80m/s2. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到D點(diǎn)時(shí)，重物重力勢能的減少量為___J，動(dòng)能的增加量為_____J.（要求計(jì)算數(shù)值保留三位有效數(shù)字）

（3）實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因_________________ ，__________________ 。(寫出兩個(gè)原因)

（4）通過作圖法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度.從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，然后以___________ 為縱軸，以___________ 為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖線.若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，圖線是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.

（5）該裝置也可用于精度要求不是很高的重力加速度g的測量，依據(jù)第（2）問中選取的紙帶可計(jì)得重力加速度g = ___________ m/s2.

Answer 1

【答案】 D 0.190 0.186（0.187也可） 下落過程中存在阻力 長度的測量 h 9.69（9.50~9.75之間均可）

【解析】（1）該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．因?yàn)槲覀冎�道自由落體運(yùn)動(dòng)只受重力，機(jī)械能就守恒．如果把重物的實(shí)際運(yùn)動(dòng)看成自由落體運(yùn)動(dòng)，再運(yùn)用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗(yàn)證呢．其中ABC三項(xiàng)都是運(yùn)用了自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解的，故D正確．

（2）從O點(diǎn)到D點(diǎn)，重物的重力勢能的減少量，D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則動(dòng)能的增加量．

（3）下落過程中存在阻力，長度的測量也存在誤差；計(jì)算勢能變化時(shí)，選取始末兩點(diǎn)距離過近，交流電頻率不穩(wěn)定等

（4）測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方，然后以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖線．若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，圖線是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．

（5）根據(jù)得．