Question

【题目】小明同学采用如图 1 所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验．图 1是即将启动打点计时器时的场景，图 2 是备选的测量器材

(1)除了图 1 装置中的器材之外，还必须从图 2 中选取实验器材，其名称是________ ；

(2)指出图 1 装置中不合理的地方 __________（一处）；

(3)在实际的测量中，重物减少的重力势能通常会______ （选填“略大于”、“等于”或“略小于”）增加的动能，这样产生的误差属于 __________（选填“系统误差”或“偶然误差”）；

(4)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘 v 2 ﹣h 图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。

请你分析论证该同学的判断依据是否正确并说明原因___________．

Answer 1

【答案】（1）毫米刻度尺； （2）重锤离打点计时器太远，为了能在纸带上打出更多的点，则纸带应该上提； （3）略大于； 系统误差； （4）不正确。要想通过v2-h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g.

【解析】

（1、2）根据正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材；（3）在实际的测量中，由于有阻力的作用，使得重物减少的重力势能通常会略大于增加的动能；（4）如果v2-h图象为直线，仅表示合力恒定，与机械能是否守恒无关，比如：阻力恒定，合外力一定，加速度一定，v2-h图象也可能是一条过原点的倾斜的直线。

（1）实验中纸带上的点点之间的距离需要测量，故用到毫米刻度尺；
（2）由图可知，重锤离打点计时器太远，为了能在纸带上打出更多的点，则纸带应该上提；

（3）在实际的测量中，由于有阻力的作用，使得重物减少的重力势能通常会略大于增加的动能，这样产生的误差属于系统误差；

（4）该同学的判断依据不正确。
在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh-fh=mv2，可得：v2=2（g-）h，则此时v2-h图象就是过原点的一条直线。所以要想通过v2-h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g。