Question

18．如圖1所示，是用落體法驗證機(jī)械能守恒定律的實驗裝置．（g取9.80m/s²）
（1）選出一條紙帶如圖2所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數(shù)點，打點計時器通以50Hz的交流電．用分度值為1mm的刻度尺測得OA=12.41cm，OB=18.90cm，OC=27.06cm，在計數(shù)點A和B、B和C之間還各有一個點，重錘的質(zhì)量為1.00kg．甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了1.85J；打點計時器打到B點時重錘的速度v_B=1.83m/s，此時重錘的動能比開始下落時增加了1.68J．（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
（2）某同學(xué)利用他自己實驗時打出的紙帶，測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數(shù)點對應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以$\frac{1}{2}$v²為縱軸畫出了如圖3的圖線．圖線的斜率近似等B．  
A.19.6           B.9.80          C.4.90
圖線未過原點O的原因是該同學(xué)做實驗時先釋放了紙帶，然后再合上打點計時器的開關(guān)．．

Answer 1

分析 ①重物在下落過程中減少的重力勢能E_P=mgh；根據(jù)做勻變速運(yùn)動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，然后求出重物經(jīng)過B點時的動能；
②根據(jù)機(jī)械能守恒有$\frac{1}{2}$mv²=mgh，因此在以$\frac{1}{2}$v²為縱軸，以h為橫軸的圖線中，斜率表示重力加速度，圖線不過原點，說明開始時，物體已經(jīng)具有了動能．

解答 解：（1）重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.189J=1.85J．
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，有：
v_B=$\frac{0.2706-0.1241}{2×0.04}$=1.83m/s
打B點時的動能為：
E_KB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×$1×（1.83）²=1.68J   
（2）根據(jù)機(jī)械能守恒有$\frac{1}{2}$mv²=mgh，因此在以$\frac{1}{2}$v²為縱軸，以h為橫軸的圖線中，斜率表示重力加速度，
故選：B．
圖線不過原點，說明開始時，物體已經(jīng)具有了動能，因此該同學(xué)做實驗時先釋放了紙帶，然后再合上打點計時器的開關(guān)．
故答案為：（1）1.85；1.83；1.68（2）B；該同學(xué)做實驗時先釋放了紙帶，然后再合上打點計時器的開關(guān)．

點評 運(yùn)用運(yùn)動學(xué)公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題，同時注意應(yīng)用數(shù)學(xué)知識來解決物理問題．