Question

10．（1）為進行“驗證機械能守恒定律”的實驗，有下列器材可供選擇：
A．鐵架臺  B．打點計時器   C．復寫紙   D．紙帶   E．低壓交流電源
F．天平    G．秒表    H．導線    I．開關(guān)    K．米尺    J．重錘
在該實驗中：上述器材不必要的是FG．（只填字母代號）
（2）關(guān)于這一實驗，下列說法中正確的是B．
A．重物應選用密度小的物體
B．兩個限位孔應在同一豎直線上
C．實驗中必須測出重錘的質(zhì)量
D．應先釋放紙帶，后接通電源
（3）若質(zhì)量m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出一系列的點如圖1所示，O為第一個點，A．B．C為相鄰的點，相鄰計數(shù)點的時間間隔為0.02s，長度單位是cm，取g=9.8m/s²，求從點O到打下計數(shù)點B的過程中，物體重力勢能的減少量△E_p=0.48J，動能的增加量△E_k=0.47J（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）．
（4）小明在實驗中，經(jīng)多次測量發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是略大于重錘增加的動能（填“大于”．“小于”），這是由于系統(tǒng)誤差造成的（填“系統(tǒng)”．“偶然”）．
（5）小明認為，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘的機械能守恒．小明用（3）中數(shù)據(jù)畫v²-h圖象（如圖2），圖線的斜率為k，則所測得當?shù)刂亓�加速度�?\frac{k}{2}$．

Answer 1

分析 理解該實驗的實驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點計時器的使用；理解實驗中的注意事項以及如何進行數(shù)據(jù)處理；對于任何實驗注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚；
根據(jù)平均速度等于中時刻的瞬時速度，結(jié)合周期等于頻率的倒數(shù)，即可求解；
根據(jù)機械能守恒定律，結(jié)合v²-h圖象的斜率含義，即可求解

解答 解：（1）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．紙帶上相鄰兩計時點的時間間隔已知，所以不需要秒表．重錘的質(zhì)量可測可不測，
故選：FG．
（2）A、為了讓重物的運動接近自由落體，忽略阻力；重物應選擇密度大體積小的物體；故A錯誤；
B、手提紙帶時使紙帶保持豎直，與限位孔應在同一豎直線上，從而減小摩擦力，故B正確；
C、實驗中不要測出重錘的質(zhì)量，因等式兩邊均有質(zhì)量；故C錯誤；
D、開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故D錯誤．
故選：B；
（3）重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0486J≈0.48J，
動能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×（0.97）²≈0.47J．
（4）通過計算可知△E_p＞△E_k，因為紙帶下落過程中存在摩擦阻力作用，這是系統(tǒng)誤差造成的；
（5）根據(jù)機械能守恒定律有：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，
得：v²=2gh，故v²-h圖象是過原點的一條直線，
直線的斜率k=2g，那么g=$\frac{k}{2}$；
故答案為：（1）FG；（2）B； （3）0.48，0.47；（4）大于，系統(tǒng)；（5）$\frac{k}{2}$．

點評 對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗．在實驗中注意體會實驗的誤差來源，并能找到合適的方向去減小誤差；
并掌握求瞬時速度的方法，及理解機械能守恒定律的條件，注意v²-h圖象的斜率的含義．