Question

14．利用圖1裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)．
（1）為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的A．

A．動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量
B．速度變化量與勢(shì)能變化量
C．速度變化量與高度變化量
（2）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)（含鐵夾）、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是AB．
A．交流電源     B．刻度尺       C．天平（含砝碼）
（3）實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖2所示的一條紙帶．在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為h_A、h_B、h_C．
已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T．設(shè)重物的質(zhì)量為m．從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量△E_p=-mgh_B，動(dòng)能變化量△E_k=$\frac{1}{2}m{（{\frac{{{h_c}-{h_A}}}{2T}}）^2}$．
（4）大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是C．
A．利用公式v=gt計(jì)算重物速度
B．利用公式v=$\sqrt{2gh}$計(jì)算重物速度
C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響
D．沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法．

Answer 1

分析 （1）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測(cè)量的物理量，從而確定所需的測(cè)量器材；
（3）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量；根據(jù)下降的高度求出重物重力勢(shì)能的變化量．
（4）通過(guò)能量守恒的角度分析重力勢(shì)能的減小量大于動(dòng)能增加量的原因．

解答 解：（1）為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，故選：A．
（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量點(diǎn)跡間的距離，從而得出瞬時(shí)速度和下降的高度，所以需要刻度尺．實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測(cè)量質(zhì)量，則不需要天平．
故選：AB．
（3）從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量△E_p=-mgh_B，B點(diǎn)的速度${v}_{B}=\frac{{h}_{C}-{h}_{A}}{2T}$，則動(dòng)能的增加量為△E_k=$\frac{1}{2}m{（{\frac{{{h_c}-{h_A}}}{2T}}）^2}$．
（4）由于紙帶在下落過(guò)程中，重錘和空氣之間存在阻力，紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦力，所以減小的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，還有一部分要克服空氣阻力和摩擦力阻力做功，故重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，故C選項(xiàng)正確；
故答案為：（1）A；（2）AB；（3）-mgh_B ，$\frac{1}{2}m{（{\frac{{{h_c}-{h_A}}}{2T}}）^2}$；（4）C

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，會(huì)通過(guò)原理確定器材，以及掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度的大小，關(guān)鍵是勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的運(yùn)用．