Question

7．“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图1所示的甲或乙方案来进行．

（1）比较这两种方案，甲（选填“甲”或“乙”）实验方案好些；
（2）如图2是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图2中所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T=0.1s．物体运动的加速度a=4.83m/s²（运算结果保留三位有效数字）；该纸带是采用乙（选填“甲”或“乙”）实验方案得到的．
 （3）某同学利用甲方案实验的数据画出重锤的速度v²与下落高度h的图线如图3所示，图线的斜率应近似等于A．
A.19.6    B.9.80     C.4.90
图线未过原点O的原因是开始时，物体已经具有了动能．

Answer 1

分析 （1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，能够根据实验装置和实验中需要测量的物理量进行选择；
（2）纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用逐差法可以求出物体运动的加速度；
（3）根据机械能守恒有$\frac{1}{2}$v²=mgh，因此在以$\frac{1}{2}$v²为纵轴，以h为横轴的图线中，斜率表示重力加速度，图线不过原点，说明开始时，物体已经具有了动能

解答 解：（1）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．故甲方案好一些．
（2）采用逐差法求解加速度．
x₄-x₂=2a₁T²，
x₃-x₁=2a₂T²，
a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}$=4.83 m/s²
因a远小于g，故为斜面上小车下滑的加速度．所以该纸带采用图乙所示的实验方案．
（3）根据机械能守恒有v²=2gh，因此在以v²为纵轴，以h为横轴的图线中，斜率表示重力加速度的两倍，k=2g=19.6，故选：A
图线不过原点，说明开始时，物体已经具有了动能．
故答案为：（1）甲；（2）4.83 m/s²；乙；（3）A；开始时，物体已经具有了动能

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，同时我们要加强物理基本规律在实验中的应用．