Question

9．小華在實(shí)驗(yàn)室中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：
（1）為了完成實(shí)驗(yàn)，下列器材中必備的是AB
A．交流電源         B．刻度尺   C．秒表           D．天平
（2）選擇好器材后，小華同學(xué)通過(guò)正確的操作得到了一條實(shí)驗(yàn)紙帶，如圖2所示，圖中O點(diǎn)是打出的第1個(gè)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D之間分別還有一個(gè)點(diǎn)．各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)之間的距離已測(cè)出．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén)=0.02s，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)重錘的速度v_C=3.1m/s．（計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

（3）小華通過(guò)紙帶得到OC的距離h及C點(diǎn)的速度v_C，當(dāng)兩者間的關(guān)系式滿足$\frac{1}{2}$v_C²=gh時(shí)，說(shuō)明下落過(guò)程中重錘的機(jī)械能守恒（已知重力加速度為g）．
（4）實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因可能是：紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量確定所需的器材．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以得出C點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小，根據(jù)功能關(guān)系可得出正確表達(dá)式，因存在摩擦阻力，導(dǎo)致減小的重力勢(shì)能不能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．

解答 解：（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，需驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，因?yàn)閯?dòng)能和重力勢(shì)能都含有質(zhì)量，所以物體的質(zhì)量可以不測(cè)，不需要天平，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量時(shí)間，不需要秒表，在實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量速度和下落的距離，所以需要刻度尺；
故選：AB．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，得出C點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小分別為：
v_C=$\frac{0.6300-0.3815}{2×0.04}$=3.1m/s
（3）要驗(yàn)證物體從開(kāi)始到C的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，則需滿足$\frac{1}{2}$mv_C²=mgh，
即$\frac{1}{2}$v_C²=gh，說(shuō)明下落過(guò)程中重錘的機(jī)械能守恒．
（4）由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間摩擦阻力的存在，重力勢(shì)能有一部分轉(zhuǎn)化給了摩擦阻力做功產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重錘減少的勢(shì)能總是略大于重錘動(dòng)能的增加，
故答案為：（1）AB；（2）3.1；（3）$\frac{1}{2}$v_C²=gh；（4）紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦．

點(diǎn)評(píng) 正確利用所學(xué)物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，熟練應(yīng)用物理基本規(guī)律，因此這點(diǎn)在平時(shí)訓(xùn)練中要重點(diǎn)加強(qiáng)，注意數(shù)據(jù)的單位轉(zhuǎn)換，及產(chǎn)生誤差分析的根源．