Question

（1）某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图1所示．该实验始终在弹簧的弹性限度内进行．由右图可知该弹簧的自然长度为______ cm．
（2）在验证机械能守恒定律实验时：
①关于本实验的叙述中，正确的有______
A、打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力
B、需用天平测出重锤的质量
C、打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源
D、用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤
E、打出的纸带中，只要点迹清晰，就可以运用公式，来验证机械能是否守恒
F、验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面
②验证机械能是否守恒时，实验中计算某一点的速度，甲同学用v=gt来计算，乙同学用来计算．其中______同学的计算方法更符合实验要求．重力加速度g的数值，甲同学用9.8m/s²代入，乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入，丙同学用当地的实际重力加速度代入，其中______同学的做法是正确的．
③甲同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量△E_p略大于动能的增加量△E_k，乙同学发现△E_p＜△E_k，实验过程中肯定存在错误的是______同学．
本实验中引起误差的主要原因是______．
④在一次实验中，重物自由下落时纸带上打出一系列的点，如图2所示，纸带中相邻两计数点间的时间间隔为0.04秒，那么重物下落过程中的实际加速度a=______ m/s²．（结果保留三位有效数字）

Answer 1

【答案】分析：（1）该题考察了应用弹力与弹簧长度关系的图象分析问题，由图线和坐标轴交点的横坐标表示弹簧的原长可知弹簧的原长．
（2）实验中若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度．
解答：解：（1）由图线和坐标轴交点的横坐标表示弹簧的原长可知弹簧的原长为10cm，
（2）①A、打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力，故A正确．
B、因为我们是比较mgh、mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故B错误．
C、打点计时器应该使用交流电源，故C错误．
D、用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤，故D正确．
E、打出的纸带中，点迹清晰，运用公式，必须是准确找出起始点，故E错误．
F、验证机械能是否守恒不需要确定重力势能的参考平面，故F错误．
故选AD．
②在验证机械能守恒的实验中，由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度，所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度，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，可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度大小，所以乙同学的计算方法更符合实验要求，
关于重力加速度g的数值，应该用当地的实际重力加速度代入，所以丙同学的做法是正确的．
③由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．
所以实验过程中肯定存在错误的是乙同学，本实验中引起误差的主要原因是重锤下落过程中存在着阻力作用．
④根据运动学公式得：△x=at²，
a==9.38m/s²．
故答案为：（1）10cm 
（2）①AD 
②乙、丙 
③乙、重锤下落过程中存在着阻力作用 
④9.38．
点评：（1）该题要求要会从图象中正确的找出弹簧的原长及在各外力作用下弹簧的长，并会求出弹簧的形变量，在应用胡克定律时，要首先转化单位，要知道图线与坐标轴的交点的横坐标是弹簧的原长．
（2）纸带问题的处理时力学实验中常见的问题，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度．
要注意单位的换算和有效数字的保留．