Question

2．利用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验．

（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有AC．（选填器材前的字母）
A．大小合适的铁质重锤
B．体积较大的木质重锤
C．刻度尺
D．游标卡尺
E．秒表
（2）如图2实验中得到的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h_A、h_B、h_C．重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T．从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量△E_p=mgh_B，动能的增加量△E_k=$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是ABD
A．释放重锤前，使纸带保持竖直
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式v=$\sqrt{2gh}$计算，其中g应取当地的重力加速度
D．用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度
（4）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v²-h图象去研究机械能是否守恒．若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v²-h图象是图3的哪一个A．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材．
（2）根据下降的高度求出重力势能的减小量，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．
（3）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤．
（4）抓住物体的加速度不变，结合速度位移公式得出v²-h的关系式，从而确定正确的图线．

解答 解：（1）A、实验中为了减小阻力的影响，选择质量大一些、体积小一些的重锤，故A正确，B错误．
C、实验中用刻度尺测量点迹间的距离，故C正确，D错误．
E、由于打点计时器可以直接记录时间，所以不需要秒表，故E错误．
故选：AC．
（2）从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量△E_p=mgh_B，B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{h}_{C}-{h}_{A}}{2T}$，则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）A．释放重锤前，为了减小阻力的影响，使纸带保持竖直，故A正确．
B、实验时应先接通电源，再释放重物，故B正确．
C、瞬时速度的大小不能通过v=$\sqrt{2gh}$计算，否则就默认了机械能守恒，失去验证的意义，故C错误．
D、用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度，故D正确．
故选：ABD．
（4）阻力大小保持不变，则加速度大小不变，根据v²=2ah知，合理的v²-h图象是过原点的倾斜直线，故A正确．
故答案为：（1）AC；（2）mgh_B，$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$；（3）ABD；（4）A．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及操作中的注意事项，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．