Question

20．在验证机械能守恒定律实验时：
（1）关于本实验的叙述中，正确的有AD 
A．打点计时器安装时要使两限位孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过 程中的阻力
B．需用天平测出重锤的质量 
C．打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源 
D．用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤
E．打出的纸带中，只要点迹清晰，就可以运用mg△h=$\frac{1}{2}$mv²来验证机械能是否守恒
F．验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面
（2）验证机械能是否守恒时，实验中计算某一点的速度，甲同学用v=gt来计算，乙同学用$\frac{{s}_{n}+{s}_{n+1}}{2T}$来计算．其中乙同学的计算方法符合实验要求．重力加速度g的数值，甲同学用9.8m/s²代入，乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入，丙同学用当地的实际重力加速度代入，其中的丙同学的做法是正确
（3）甲同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量△E_p略大于动能的增加量△Ek，乙同学发现△E_p＜△E_k，实验过程中肯定存在错误的是乙同学．本实验中引起误差的主要原因是重锤下落过程中存在着阻力作用．

Answer 1

分析 实验中若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度．

解答 解、①A、打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力，故A正确．
B、因为我们是比较mgh、$\frac{1}{2}m{v}^{2}$的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故B错误．
C、打点计时器应该使用交流电源，故C错误．
D、用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤，故D正确．
E、打出的纸带中，点迹清晰，运用公式mg△h=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，必须是准确找出起始点，故E错误．
F、验证机械能是否守恒不需要确定重力势能的参考平面，故F错误．
故选AD．
②在验证机械能守恒的实验中，由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度，所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度，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，可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度大小，所以乙同学的计算方法更符合实验要求，关于重力加速度g的数值，应该用当地的实际重力加速度代入，所以丙同学的做法是正确的．
③由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．所以实验过程中肯定存在错误的是乙同学，本实验中引起误差的主要原因是重锤下落过程中存在着阻力作用．
故答案为：（1）AD，（2）乙、丙，（3）乙，重锤下落过程中存在着阻力作用．

点评 纸带问题的处理时力学实验中常见的问题，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度．