Question

10．如圖1，三個實驗場景A、B、C分別是某同學按照課本中的要求所做的“探究加速度與力、質量的關系”實驗、“探究功與速度變化的關系”實驗、“驗證機械能守恒定律”實驗．該同學正確操作獲得了一系列紙帶，但由于忘了標記，需要逐一對應分析．圖2是該同學在實驗中獲得的一條紙帶，圖中紙帶上各點是打點計時器連續打下的點．已知所用打點計時器頻率為50Hz，完成以下問題．

（1）由圖2紙帶可求出加速度大小為2.5m/s²（保留二位有效數字），該紙帶所對應的實驗場景是A（填A、B或C），其理由是場景B變加速運動，場景C接近重力加速度；
（2）選用場景C的裝置來“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列說法正確的是    ；
A．應選擇下端帶橡膠墊的重物
B．本實驗不能使用電火花計時器
C．本實驗必須選用打第1、2兩個點之間的距離為2mm的紙帶
D．根據v=g t計算重物在t時刻的速度從而獲得動能
（3）三個實驗都用到了紙帶，場景B中通過紙帶以獲取橡皮筋恢復原長時的速度．

Answer 1

分析 （1）依據刻度讀數，根據加速度大小a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$，結合各自裝置的實驗原理，即可判定；
（2）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數據處理以及注意事項；
（3）“探究功與速度變化的關系”實驗時數據處理時，應測量紙帶點跡均勻一段的平均速度，即橡皮筋恢復原長時的速度．

解答 解：（1）由刻度尺讀數可知，第一個點11.6cm，第二個點13.1cm，第三個點14.7cm，第四個點16.4cm；
那么點與點間距為△x=0.1cm=0.001m，加速度大小為：a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{0.1×1{0}^{-2}}{0.0{2}^{2}}$=2.5m/s²，
場景A的裝置來做“研究勻變速直線運動規律”實驗，
依據斜面的傾斜程度，可知，加速度的大小不會太大；
場景B的裝置來做“探究功與速度變化的關系”實驗時數據處理，加速度是變化的；
選用場景C的裝置作“驗證機械能守恒定律”的實驗，加速度為重力加速度，大小約為9.8m/s²，
由上分析，可知，加速度大小為2.5m/s²該紙帶所對應的實驗場景是A，理由如上所述；
（2）A．選用場景C的裝置作“驗證機械能守恒定律”的實驗時應選擇下端帶橡膠墊的重物，來緩沖與地面的碰撞，故A正確；
B、打點計時器可以用電火花也可以用電磁式，故B錯誤；
C、在選擇紙帶時，要求點跡清晰，開始一、二兩點間的距離并非一定要求為2mm，即所打第一個點時的速度不一定非得為零，故C錯誤；
D、場景C的裝置作“驗證機械能守恒定律”的實驗時，若根據v=gt計算重物在t時刻的速度，只是理論推導，達到不實驗驗證的目的，故D錯誤；
故選：A
（3）場景B是探究合外力做功與速度變化關系的實驗，通過紙帶以獲取橡皮筋恢復原長時的速度；
故答案為：（1）2.5，A；場景B變加速運動，場景C接近重力加速度；
（2）A；
（3）橡皮筋恢復原長時的速度．

點評 考查各實驗的原理，掌握根據實驗中摩擦力對結果是否有影響，從而確定是否要平衡摩擦力，理解探究功與速度變化的關系實驗中，改變橡皮筋條數與做功的多少關系，及注意求解速度的方法，區別理論推導與實驗驗證．