Question

11．“驗證機械能守恒定律”的實驗中．圖（甲）是打點計時器打出的一條紙帶，選取其中連續的計時點標為A、B、C…G、H、I，對BH段進行研究．
（1）對于實驗儀器選擇，下列說法中正確的是AD
A．選重錘時稍重一些的比輕的好
B．選重錘時體積大一些的比小的好
C．實驗時要用秒表計時，以便計算速度
D．打點計時器選用電火花計時器比電磁打點計時器要好
（2）用刻度尺測量距離時如圖（乙），讀出A、C兩點間距為5.40 cm，B點對應的速度v_B=1.35m/s（保留三位有效數字）；
（3）若B點對應的速度為v_B，H點對應的速度為v_H，重物下落的高度為h_BH，當地重力加速度為g，要驗證機械能守恒，只需要比較gh_BH與$\frac{1}{2}$${v}_{H}^{2}$-$\frac{1}{2}$${v}_{B}^{2}$的大小即可（用題給字母表示）．

Answer 1

分析 （1）機械能守恒定律的條件是只有重力做功，所以本實驗的關鍵是想法減少重錘受到阻力的影響，減少措施有選取密度大的、質量大體積小的重錘；
（2）刻度尺的讀數要注意進行估讀，根據勻變速直線運動中時間中的速度等于該過程中的平均速度，可以求出B點瞬時速度的大小；
（3）根據功能關系mgh=$\frac{1}{2}$mv²可知，需要比較哪些物理量．

解答 解：（1）根據機械能守恒的條件可知，在用重錘自由落體運動驗證機械能守恒定律實驗時，必須盡量減少摩擦力影響．
A、由于重的重錘重力遠大于阻力，所以重錘應選擇重的好，故A正確．
B、若重錘質量相同時，體積小的受到的空氣阻力小，所以選體積小的重錘比體積大的好，故B錯誤．
C、實驗時通過打點來計時，不要用秒表計時，故C錯誤．
D．打點計時器選用電火花計時器比電磁打點計時器要好，故D正確；
故選：AD；
（2）根據刻度尺的指示可知：AC之間的距離為：x_AC=5.40cm，
根據勻變速直線運動中時間中的速度等于該過程中的平均速度，可以求出B點瞬時速度的大小為：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.054}{2×0.02}$=1.35m/s
（3）根據功能關系mgh=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}$m${v}_{0}^{2}$
可知：因此需要比較$\frac{1}{2}$${v}_{H}^{2}$-$\frac{1}{2}$${v}_{B}^{2}$，與gh_BH 的大小，即可驗證機械能是否守恒．
故答案為：（1）AD，（2）5.40±0.02、1.35±0.01；   
（3）$\frac{1}{2}$${v}_{H}^{2}$-$\frac{1}{2}$${v}_{B}^{2}$．

點評 對于實驗的具體操作，不光要靠記憶理解，要親自動手實驗，切實去體會．正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發進行分析所需實驗器材、所測數據、誤差分析等，會起到事半功倍的效果．