Question

19．在“機械能守恒定律”實驗中：
（1）實驗室提供了以下實驗器材：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶，低壓交流電源，導(dǎo)線，開關(guān)，天平，重錘．其中不必要的器材有：天平；缺少的器材是刻度尺．
（2）實驗室中有兩種重錘，重錘A質(zhì)量為50g，重錘B質(zhì)量為200g，應(yīng)選用B；（選填字母代號）
（3）實驗中獲得如圖2所示紙帶，其中各數(shù)據(jù)為相鄰點之間的間距，經(jīng)計算得出B，E兩點速度為v_B、v_E，若重錘的質(zhì)量是m，從B到E的距離設(shè)為h_BE，在該過程中，重錘動能變化量△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{E}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$；重力對重錘所做的功W=mgh_BE．△E_k與W的大小關(guān)系是△E_k＜W （選填“＞”、“=”或“＜”）；
（4）實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因是紙帶與打點計時器間存在摩擦，存在空氣阻力．
（5）在驗證機械能守恒定律時，如果以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是通過原點的直線，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于g的數(shù)值

Answer 1

分析 在驗證機械能守恒的實驗中，驗證動能的增加量與重力勢能的減小量是否相等，所以要測重錘下降的距離和瞬時速度，測量瞬時速度和下降的距離均需要刻度尺，不需要秒表，重錘的質(zhì)量可測可不測；
為了減小實驗的誤差，重錘選擇質(zhì)量大，體積小的．
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、E點的速度，從而求出動能的變化量，根據(jù)下降的高度求出重力做功的大小，比較出△E_k與W的大小關(guān)系．
利用v²-h圖線處理數(shù)據(jù)，如果mgh=$\frac{1}{2}$mv²，那么$\frac{1}{2}$v²-h圖線的斜率就等于g．

解答 解：（1）其中不必要的器材是：因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去，不需要用天平．
缺少的器材是：毫米刻度尺，在實驗中需要刻度尺測量紙帶上點與點間的距離從而可知道重錘下降的距離，以及通過紙帶上兩點的距離，求出平均速度，從而可知瞬時速度．
（2）為了減小阻力的影響，重錘選擇質(zhì)量大，體積小的，即密度大的，所以選擇質(zhì)量為200g的鉛錘．
故選：B．
（3）重錘動能變化量△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{E}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$，
重力對重錘做功W=mgh_BE．
由于要克服阻力做功，所以：△E_k與W的大小關(guān)系是△E_k＜W．
（4）實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因是：紙帶與打點計時器間存在摩擦，存在空氣阻力．
（5）利用$\frac{1}{2}$v²-h圖線處理數(shù)據(jù)，如果mgh=$\frac{1}{2}$mv²那么圖線應(yīng)該是過原點的直線，斜率就等于g．
故選：D．
故答案為：
（1）天平，刻度尺  （2）B；（3）$\frac{1}{2}$m${v}_{E}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$，mgh_BE，＜
（4）紙帶與打點計時器間存在摩擦，存在空氣阻力   
（5）通過原點的直線，g

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握驗證機械能守恒定律的實驗的原理，知道需要測量哪些量，需要哪些器材．實驗原理是數(shù)據(jù)處理方法和誤差分析的基礎(chǔ)．
利用圖象問題結(jié)合數(shù)學(xué)知識處理物理數(shù)據(jù)是實驗研究常用的方法．我們更多的研究直線圖形，找出其直線的斜率和截距．