Question

12．小明利用如圖裝置用于驗證機械能守恒定律．將電磁鐵固定在鐵架臺上，一塊長度為d的小鐵片受到電磁鐵的吸引靜止于A點，將光電門固定在A的正下方B處．調整光電門位置，可改變小鐵片下落高度h．記錄小鐵片每次下落的高度h和計時器示數t，計算并比較小鐵片在釋放點A和點B之間的勢能變化大小△E_p與動能變化大小△E_k，就能驗證機械能是否守恒．
取v=$\fractpfoudj{t}$作為小鐵片經過光電門時速度．d為小鐵片長度，t為小鐵片經過光電門的擋光時間，可由計時器測出．

（1）用△E_K=$\frac{1}{2}{mv}^{2}$計算小鐵片動能變化的大小，用刻度尺測量小鐵片長度d，示數如題圖所示，其讀數為1.50cm．某次測量中，計時器的示數為0.0150s，則小鐵片通過光電門時速度為v₁=1m/s．
（2）v₁相比小鐵片中心通過光電門時速度v₂偏�。ㄟx填偏大，偏小）
（3）整理實驗數據時發(fā)現(xiàn)的△E_p與△E_k不完全相等．小明分析原因如下：
①空氣阻力；
②小鐵片通過光電門時中間時刻和中間位置速度不相等；
③長度d值的測量；以上原因屬于系統(tǒng)誤差的是①②（選填序號）．

Answer 1

分析 （1）刻度尺的讀數需讀到最小刻度的下一位．根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度求出小鐵片通過光電門的瞬時速度．
（2）根據平均速度推論分析中間時刻的瞬時速度和中間位置的瞬時速度大小關系．
（3）根據實驗的原理，知道誤差產生的原因，確定哪些誤差屬于系統(tǒng)誤差．

解答 解：（1）刻度尺的讀數為1.50cm．小鐵片通過光電門的瞬時速度v₁=$\fracliudzvl{{t}_{1}}$=$\frac{1.50}{0.0150}$cm/s=10cm/s=1.0m/s、
（2）根據平均速度的推論知，v₁為小鐵片通過光電門時中間時刻的瞬時速度，小于小鐵片中心通過光電門的速度，所以v₁相比小鐵片中心通過光電門時速度v₂偏�。�
（3）實驗過程存在空氣阻力、同時小鐵片通過光電門時中間時刻和中間位置的速度不等，這兩種情況導致的誤差無法避免，只能減小，屬于系統(tǒng)誤差；而長度的測量產生誤差屬于偶然誤差，可以通過多次測量來減小，故①②屬于系統(tǒng)誤差，③屬于偶然誤差； 故選：①②．
故答案為：（1）1.50，1.0，（2）偏小，（3）①②．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，知道極短時間內的平均速度等于瞬時速度，同時明確實驗誤差的來源，明確哪些誤差屬于系統(tǒng)誤差，哪些屬于偶然誤差．