Question

【題目】利用圖1裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。

①除打點(diǎn)計時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、交流電源、鐵架臺、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的器材中，必須使用的還有________。（選填器材前的字母）

A. 大小合適的鐵質(zhì)重錘

B. 體積較大的木質(zhì)重錘

C. 刻度尺

D. 游標(biāo)卡尺

E. 秒表

②圖2是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。

重錘質(zhì)量用m表示，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?/span>g，打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的周期為T。從打下O點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過程中，重錘重力勢能的減少量∣ΔEp∣=________，動能的增加量ΔEk=________。

③實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢能的減少量略大于動能的增加量，關(guān)于這個誤差下列說法正確的是________

A．該誤差屬于偶然誤差

B．該誤差屬于系統(tǒng)誤差

C．可以通過多次測量取平均值的方法來減小該誤差

D．可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差

④在實(shí)驗(yàn)過程中，下列實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理正確的是________

A. 釋放重錘前，使紙帶保持豎直

B. 做實(shí)驗(yàn)時，先接通打點(diǎn)計時器的電源，再釋放重錘

C. 為測量打點(diǎn)計時器打下某點(diǎn)時重錘的速度v，可測量該點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h，再根據(jù)公式計算，其中g應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?/span>

D．用刻度尺測量某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h，利用公式mgh計算重力勢能的減少量，其中g應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?/span>

⑤某同學(xué)在紙帶上選取計數(shù)點(diǎn)后，測量它們到起始點(diǎn)O的距離h，并計算出打相應(yīng)計數(shù)點(diǎn)時重錘的速度v，通過描繪v2-h圖像去研究機(jī)械能是否守恒。若實(shí)驗(yàn)中重錘所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不變，從理論上分析，合理的v2-h圖像是圖3中的哪一個________

Answer 1

【答案】①AC（2分） ②mghB（2分），（4分） ③BD（2分） ④ABD（2分） ⑤A（2分）

【解析】試題分析：①驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)，需要盡量減小阻力，以使得減少的重力勢能接近增加的動能，所以選擇鐵質(zhì)重錘而不是木質(zhì)，這樣可以盡量減少阻力影響。即選項A對B錯。在計算速度時需要刻度尺測量點(diǎn)跡之間的距離以及下落的高度，所以選項C是必須的。而秒表不需要，只有查相鄰點(diǎn)的間隔即可得時間間隔，因?yàn)榇螯c(diǎn)計時器每隔0.02秒打一個點(diǎn)。所以E錯誤。有刻度尺測量點(diǎn)間距，而不需要游標(biāo)卡尺選項D錯。②O點(diǎn)到B點(diǎn)下落的高度為，所以減少的重力勢能為，增加的動能要計算B點(diǎn)的瞬時速度，B為AC的中間時刻即等于AC的平均速度，所以，增加的動能。③重力勢能的減少量略大于動能的增加量，主要是因?yàn)椴豢杀苊庀到y(tǒng)存在阻力，就會有部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以動能增加的少，重力勢能減少的多，此為系統(tǒng)誤差，選項A錯B對。無論怎么多次測量去平均值都只能減少偶然誤差不能減少系統(tǒng)誤差，選項C錯，只有減少阻力影響才能減少系統(tǒng)誤差，選項D對。④為保證只有重力做功，釋放前紙帶豎直可減少紙帶與 打點(diǎn)計時器限位孔之間的摩擦，選項A對。實(shí)驗(yàn)過程先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶 ，選項B對。速度的計算必須從紙帶數(shù)據(jù)來求，而不能根據(jù)自由落體運(yùn)動求速度，如果按照自由落體運(yùn)動的速度來求解則減少的重力勢能一定等于增加的動能，驗(yàn)證就沒有意義了。計算減少的重力勢能一定要按照當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度來計算選項D對。⑤若有恒定的阻力存在，則根據(jù)動能定理可得，即，所以圖像斜率為定值，而且過原點(diǎn)，對照選項A對。