Question

9．“驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用下圖中的甲或乙兩種方案來進行

（1）比較甲、乙兩種方案，甲（填“甲”或“乙”）方案好些；
（2）該同學開始實驗時情形如圖丙所示，接通電源釋放紙帶．請指出該同學在實驗中存在的兩處明顯錯誤或不當?shù)牡胤剑?br />①打點計時器接了直流電源；②重物離打點計時器太遠了．
（3）某同學采用實驗方案甲驗證機械能守恒定律，已知當?shù)刂亓�加速度g=9.80m/s²．實驗選用重錘質(zhì)量為0.5kg，紙帶上連續(xù)的點A、B、C、D至O點的距離如圖丁所示（O點為開始下落的計時點），則從O運動到C過程，重錘的重力勢能減少2.75J，動能增加了2.73J．

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，選擇實驗裝置要從減小實驗誤差和便于操作的角度去考慮；
（2）了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項即可正確解答；
（3）重力勢能的減小量等于重力做功大小，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于時間中點的瞬時速度，可以求出C點速度大小，從而進一步求出其動能的增加量．

解答 解：（1）機械能守恒的前提是只有重力做功，實際操作的方案中應該使摩擦力越小越好，誤差小，操作方便，乙方案中小車受斜面的摩擦力影響較大，故甲方案好一些．
（2））由圖可知，丙圖中打點計時器接直流電源，打點計時器應接交流電源，重物釋放時離打點計時器太遠，不利于數(shù)據(jù)的采集和測量．
（3）重力勢能的減小等于重力做功大小，因此有：△E_P=mgh=0.5×9.8×0.561J≈2.75J
勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，因此有：
${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（62.8-49.6）cm}{0.02×2s}=3.3m/s$
動能的變化量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}_{C}^{2}-0≈2.73J$．
故答案為：（1）甲．（2）打點計時器接了直流電源，重物離打點計時器太遠了．
（3）2.75，2.73．

點評 書本上的實驗，我們要從實驗原理、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，同時要熟練應用所學基本物理知識進行數(shù)據(jù)處理．