Question

16．如圖甲所示是用落體法探究重力勢能變化量與動能變化量之間關系的實驗裝置．
（1）下列說法中正確的是D．
A．實驗中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因為紙帶越短，克服摩擦力做的功就越少，誤差就越小
B．實驗時必須稱出重物的質(zhì)量
C．紙帶上第1、2兩點間距若不接近2mm，則無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù)，實驗誤差都一定較大
D．處理打點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實際點跡

（2）某同學在實驗中，用質(zhì)量為0.50kg 的重物拖著紙帶由靜止開始下落，圖乙是在下落過程中打點計時器打出的一條紙帶．在紙帶上選取三個相鄰的計數(shù)點A、B、C，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.08s，O恰好為重物開始下落時記錄的點，各計數(shù)點到O點的距離如圖乙所示．當?shù)氐闹亓�加速度g取9.80m/s²．計時器從記錄點O到記錄點B的過程中，重物的重力勢能減少量為1.88 J，計時器記錄點B時，重物的速率是2.74m/s．（結果均保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）A、長度越短，雖摩擦力做功少，但測量長度產(chǎn)生誤差較大；
B、等式兩邊的質(zhì)量可以相互約去；
C、根據(jù)第1、2兩點間距大于還是小于2mm，來確定誤差偏大還是偏小；
D、計數(shù)點即為實際打的點；
（2）根據(jù)重物下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點速率．

解答 解：（1）A．實驗中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因為紙帶越短，克服摩擦力做的功就越少，但要通過測量長度來求出變化的高度與瞬時速度，因此太短導致誤差就越大，故A錯誤；
B．實驗時，動能的增加量與重力勢能的減小量，均含有質(zhì)量，因此不需稱出重物的質(zhì)量，故B錯誤；
C．根據(jù)h=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×（0.02）²=2mm，要選用第1、2點間距離接近2mm的紙帶，若紙帶上第1、2兩點間距大于2mm，則無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù)，實驗誤差才一定較大，故C錯誤；
D．處理打點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實際點跡，而不必采用“計數(shù)點”的方法，若采用計數(shù)點，是使測量長度變長，從而減小測量長度的誤差，故D正確；
（2）重物重力勢能的減小量△E_p=mgh=0.50×9.8×0.3829J=1.88J．
B點的速率等于AC段的平均速度，則v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.6333-0.1955}{2×0.08}$≈2.74m/s．
故答案為：（1）D；（2）1.88，2.74．

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)、誤差分析等，會起到事半功倍的效果．通過該題理解驗證性實驗的特點，把握實驗原理，提升實驗能力，該題是考查基礎實驗知識的好題；
紙帶問題的處理時力學實驗中常見的問題，對于這類問題要熟練應用運動學規(guī)律和推論進行求解，計算過程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．