Question

9．“验证机械能守恒定律”的实验可以采用下图中的甲或乙两种方案来进行

（1）比较甲、乙两种方案，甲（填“甲”或“乙”）方案好些；
（2）该同学开始实验时情形如图丙所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验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了．
（3）某同学采用实验方案甲验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度g=9.80m/s²．实验选用重锤质量为0.5kg，纸带上连续的点A、B、C、D至O点的距离如图丁所示（O点为开始下落的计时点），则从O运动到C过程，重锤的重力势能减少2.75J，动能增加了2.73J．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）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；
（3）重力势能的减小量等于重力做功大小，根据某段时间内的平均速度等于时间中点的瞬时速度，可以求出C点速度大小，从而进一步求出其动能的增加量．

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，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．
（2））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．
（3）重力势能的减小等于重力做功大小，因此有：△E_P=mgh=0.5×9.8×0.561J≈2.75J
匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：
${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（62.8-49.6）cm}{0.02×2s}=3.3m/s$
动能的变化量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}_{C}^{2}-0≈2.73J$．
故答案为：（1）甲．（2）打点计时器接了直流电源，重物离打点计时器太远了．
（3）2.75，2.73．

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．