Question

10．“验证机械能守恒定律”的实验装置可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．

（1）某同学开始实验时的情形如图丙所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：①打点计时器接了直流电源；②重物离打点计时器太远．
（2）实验中得到一条纸带如图丁所示，已测得每两个计数点间的距离．相邻两个计数点之间的时间间隔T=0.1s．则物体运动的加速度a=4.83m/s²（保留3位有效数字）；打下D点时物体的速度大小为1.91m/s（保留3位有效数字）；该纸带是采用乙（填“甲”或“乙”）实验方案得到的．
（3）比较这两种方案，你认为那个方案较好，并说明理由．甲方案较好，因为系统所受阻力较小．

Answer 1

分析 （1）了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项即可正确解答；
（2）根据逐差法即可求出加速度，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D点时小车的瞬时速度大小；
（3）解决实验问题首先要掌握该实验原理，选择实验装置要从减小实验误差和便于操作的角度去考虑．

解答 解：（1）由图可知，丙图中打点计时器接直流电源，打点计时器应接交流电源，重物释放时离打点计时器太远，不利于数据的采集和测量．
（2）由逐差法得，物体的加速度：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.215+0.167-0.119-0.072}{4×0．{1}^{2}}$=4.83m/s²
根据匀变速直线运动特点，可知D点的瞬时速度为：
v_D=$\frac{{x}_{CE}}{{t}_{CE}}$=$\frac{0.215+0.167}{2×0.1}$=1.91m/s
根据加速度大小，可知，该纸带是采用乙实验方案得到的；
（3）机械能守恒的前提是只有重力做功，实际操作的方案中应该使摩擦力越小越好，误差小，操作方便，乙方案中小车受斜面的摩擦力影响较大，故甲方案好一些；
故答案为：（1）①打点计时器接了直流电源，②重物离打点计时器太远；
（2）4.83m/s²，1.91m/s，乙；
（3）甲方案较好，因为系统所受阻力较小．

点评 书本上的实验，我们要从实验原理、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，同时要熟练应用所学基本物理知识进行数据处理．