Question

19．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用如圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲取一張紙帶，但起始點(diǎn)模糊不清．取后面連續(xù)打出的清晰點(diǎn)來(lái)研究，測(cè)出B、C、D、E、F到A點(diǎn)的距離分別為h_B、h_C、h_D、h_E、h_F．已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．

（1）該同學(xué)為了能完成實(shí)驗(yàn)，必須準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材AD
A．交流電源   B．秒表       C．天平       D．刻度尺
（2）實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩個(gè)限位孔的連線必須保持豎直
（3）打E點(diǎn)時(shí)重物的速度表達(dá)式為${v}_{E}=\frac{{h}_{F}-{h}_{D}}{2T}$
（4）在v²-h坐標(biāo)系中，描出B、C、D、E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，如圖乙所示．如果這些坐標(biāo)可連成一條直線，要判斷重物下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，還需要判斷直線斜率是否接近2g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需實(shí)驗(yàn)器材．
（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩個(gè)限位孔的連線必須保持豎直．
（3）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E點(diǎn)的速度．
（4）根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式寫出v²-h函數(shù)關(guān)系，結(jié)合圖象特點(diǎn)可正確解答．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要使用交流電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以直接記錄時(shí)間，不需要秒表，該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，兩端質(zhì)量可以約去，所以不需要天平，實(shí)驗(yàn)中用刻度尺測(cè)量點(diǎn)跡間的距離，從而測(cè)出瞬時(shí)速度和下降的高度．故選：AD．
（2）為了減小紙帶與限位孔間的摩擦，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩個(gè)限位孔的連線必須保持豎直．
（3）E點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于DF段的平均速度，則有：${v}_{E}=\frac{{h}_{F}-{h}_{D}}{2T}$．
（4）根據(jù)機(jī)械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，
故有：v²=2gh，因此若在v²-h坐標(biāo)系中所畫直線的斜率為2g，則說(shuō)明重物下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒．
故答案為：（1）AD；（2）豎直；（3）${v}_{E}=\frac{{h}_{F}-{h}_{D}}{2T}$；（4）判斷直線斜率是否接近2g．

點(diǎn)評(píng) 本題全面的考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理問(wèn)題，要熟練掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及功能關(guān)系，增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力．