Question

17．某学习小组利用图1所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验．

①若某同学按图1所示开始实验，则一个很明显的不合理之处是释放纸带前重物离打点计时器太远．
②经纠正后，按正确操作，得到如图2所示的一条点迹清晰的纸带，用刻度尺测得起始点O到计数点A、B、C、D各点的距离分别为h₁、h₂、h₃、h₄，相邻计数点间时间间隔为T，从O到D的时间为t．若用O、C两点来验证机械能守恒定律，为了计算打下C点时的重物的速度大小，甲、乙、丙、丁四位同学提供了四个计算式，其中正确的是C．（填选项前的字母）
A．甲同学：υ_C=$\sqrt{2g{h}_{3}}$             B．乙同学：υ_C=gt
C．丙同学：υ_C=$\frac{{h}_{4}-{h}_{2}}{2T}$             D．丁同学：υ_C=$\frac{{h}_{4}-{h}_{3}}{T}$
③提供正确计算式的同学发现，以C点算出的重力势能mgh₃总比$\frac{1}{2}$mv_C²略大些，这主要是因为实验中存在阻力，重物下落过程中减少的重力势能转化为重物的动能和因阻力产生的其他形式的能量．．

Answer 1

分析 因释放纸带前重物离打点计时器太远，重物下落的加速度较大，纸带上打的点数极少，所以实验中释放纸带前应提高纸带使重物靠近打点计时器．
根据下降的高度求出重力势能的减小量；根据某段时间内平均速度等于中间时间的瞬时速度求出某点的瞬时速度，从而求出动能的变化量．
实验中存在阻力，重物下落过程中减少的重力势能转化为重物的动能和因阻力产生的其他形式的能量．

解答 解：（1）因释放纸带前重物离打点计时器太远，重物下落的加速度较大，纸带上打的点数极少，所以实验中释放纸带前应提高纸带使重物靠近打点计时器．
（2）A、因实验中存在阻力，重物下落时的实际加速度小于重力加速度，计算速度时应根据匀变速直线运动中中间时刻速度等于该过程的平均速度来求，正确的是丙同学；而甲、乙两同学提供的计算式是没有阻力作用下速度的理论值，不合理，故AB错误，C正确；
D、丁同学提供的计算式是求DE段的平均速度即求CD间中间时刻的速度．故D错误；
故选：C
（3）提供正确计算式的同学发现，以C点算出的重力势能mgh₃总比$\frac{1}{2}$mv_C²略大些，这主要是因为实验中存在阻力，重物下落过程中减少的重力势能转化为重物的动能和因阻力产生的其他形式的能量．
故答案为：①释放纸带前重物离打点计时器太远  ②C  
③实验中存在阻力，重物下落过程中减少的重力势能转化为重物的动能和因阻力产生的其他形式的能量．

点评 要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．