Question

10．图甲是探究重物下落过程中机械能守恒的实验装置

（1）关于此实验，下列说法正确的是ABD
A．释放前手拿住纸带上端，保持纸带竖直
B．先接通电源打点，再释放纸带
C．图中的打点计时器为电火花打点计时器
D．实验中重物应选选密度大一点的铁块
（2）图乙是一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点．分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h₁、h₂、h₃…，已知打点计时器的打点周期为T，重物质量为m，重力加速度为g，可得重物下落到B点的过程中，重物增加的功能为$\frac{{m（{{h}_{3}-h}_{1}）}^{2}}{{8T}^{2}}$，减少的重力势能为mgh₂．
（3）取打下O点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同的高度h时所对应的动能E_k和重力势能的绝对值|E_p|，建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示|E_p|和E_k，根据以上数据在图丙中会出图线Ⅰ和图线Ⅱ．
A．图丙中E_p-h对应的是图线Ⅰ（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）
B．图线Ⅰ与图线Ⅱ不重合的主要原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功．

Answer 1

分析 正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．

解答 解：（1）A、实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，故A正确；
B、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故B正确；
C、图中的打点计时器为电磁打点计时器，故C错误；
D、实验中重物应选选密度大一点的铁块，故D正确；
故选：ABD．
（2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，
B点的瞬时速度v_B=$\frac{{{h}_{3}-h}_{1}}{2T}$，
则重物动能的增加量△E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{{m（{{h}_{3}-h}_{1}）}^{2}}{{8T}^{2}}$，
重力势能的减小量为△E_p=mgh₂ ．
（3）取打下O点时重物的重力势能为零，因为初位置的动能为零，则机械能为零，每个位置对应的重力势能和动能互为相反数，即重力势能的绝对值与动能相等，而图线的斜率不同，原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功．
A．图丙中E_p-h对应的是图线Ⅰ，
B．图线Ⅰ与图线Ⅱ不重合的主要原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功．
故答案为：（1）ABD
（2）$\frac{{m（{{h}_{3}-h}_{1}）}^{2}}{{8T}^{2}}$；mgh₂
（3）Ⅰ；重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功

点评 解决本题的关键知道实验的原理，验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等．以及知道通过求某段时间内的平均速度表示瞬时速度．