Question

8．利用圖1裝置做“驗(yàn)證機(jī)城能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．

①紙帶將被釋放瞬間的四種情景如圖2照片所示，其中最合適的是D．
②圖3是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為h_A、h_B、h_C，重錘質(zhì)量用m表示，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T，從打下O點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過程中，動(dòng)能的增加△E_k=$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
③實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢能的減少量略大于動(dòng)能的增加量，關(guān)于這個(gè)誤差，下列說法正確的是AD．
A．該誤差屬于系統(tǒng)誤差   B．該誤差屬于偶然誤差
C．可以通過多次測量取平均值的方法來減小該誤差
D．可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差
④在實(shí)驗(yàn)過程中，下列實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理正確的是BD．
A．選用較輕的物體拖動(dòng)紙帶
B．做實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定時(shí)，再釋放重錘
C．為測量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下某點(diǎn)時(shí)重錘的速度，可測量A該點(diǎn)到O點(diǎn)的距離A，再根據(jù)公式v=$\sqrt{2gh}$計(jì)算，其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?br />D．用刻度尺測量某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h，利用公式mgh計(jì)算重力勢能的減少量，其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?br />⑤某同學(xué)在紙帶上選取計(jì)數(shù)點(diǎn)后，測量它們到起始點(diǎn)O的距離h，并計(jì)算出打相應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)重錘的速度v，通過描繪v²-h圖象去研究機(jī)械能是否守恒，若實(shí)驗(yàn)中重錘所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不變，從理論上分析，合理的v²-h圖象是圖4中的哪一個(gè)B．

Answer 1

分析 ①為了紙帶有效地使用，重物應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，為了減小阻力的影響，紙帶應(yīng)豎直，手抓著紙帶的上方．
②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B點(diǎn)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量．
③重力勢能的減少量略大于動(dòng)能的增加量屬于系統(tǒng)誤差，通過減小阻力的影響可以減小系統(tǒng)誤差．
④根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
⑤根據(jù)機(jī)械能守恒得出v²-h的關(guān)系式，從而確定正確的圖線．

解答 解：①在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)讓重物緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，手拉著紙帶的上方，保持紙帶豎直，由靜止釋放．故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．
②B點(diǎn)的瞬時(shí)速度v_B=$\frac{{h}_{AC}}{2T}$=$\frac{{h}_{C}-{h}_{A}}{2T}$，
則動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
③實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢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，無法避免，可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差．故選：AD．
④A、實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用較重的物體拖動(dòng)紙帶，減小紙帶與限位孔之間的摩擦，故A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源再釋放重錘．故B正確．
C、根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的公式v=$\sqrt{2gh}$計(jì)算瞬時(shí)速度，則機(jī)械能一定守恒，就不需要驗(yàn)證了．故C錯(cuò)誤．
D、用刻度尺測量某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h，利用公式mgh計(jì)算重力勢能的減少量，其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度．故D正確．
故選：BD．
⑤根據(jù)機(jī)械能守恒得，mgh=$\frac{1}{2}$mv²，解得v²=2gh，知v²-h圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線．故選：B．
故答案為：①D，②$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$，③AD，④BD，⑤B．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，以及知道實(shí)驗(yàn)中操作的注意事項(xiàng)，難度不大．