Question

2．用DIS實(shí)驗(yàn)研究機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，用光電門(mén)測(cè)定擺錘在某一位置的瞬時(shí)速度，從而求得擺錘在該位置的動(dòng)能，同時(shí)輸入擺錘的高度（實(shí)驗(yàn)中A、B、C、D四點(diǎn)高度為0.150m、0.100m、0.050m、0.000m）求得擺錘在該位置的重力勢(shì)能，進(jìn)而研究勢(shì)能與動(dòng)能轉(zhuǎn)化的規(guī)律．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，擺錘從A點(diǎn)釋放，把D點(diǎn)作為零勢(shì)點(diǎn)，光電門(mén)應(yīng)分別放在BCD 點(diǎn)，以便分別測(cè)出小球經(jīng)過(guò)這些點(diǎn)的速度．
（2）實(shí)驗(yàn)中光電門(mén)在某點(diǎn)測(cè)到的速度用v表示，與零勢(shì)能點(diǎn)的高度用H表示，在誤差范圍內(nèi)各點(diǎn)均能滿足v²=2gH關(guān)系式，則可以說(shuō)明擺錘擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒．
（3）（多選）實(shí)驗(yàn)測(cè)得D點(diǎn)的速度偏小，造成這個(gè)誤差的原因可能是BD
A、擺錘釋放的位置高于A 點(diǎn)
B、擺錘釋放的位置在AB之間
C、擺錘在A點(diǎn)沒(méi)有靜止釋放
D、光電門(mén)沒(méi)有放在D點(diǎn)．

Answer 1

分析 （1）由于高度都是相對(duì)于D點(diǎn)的，因此選擇D點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)；根據(jù)原理可明確應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)，從而明確光電門(mén)的位置；
（2）再根據(jù)機(jī)械能守恒定律可求得應(yīng)證明的表達(dá)式；
（2）根據(jù)機(jī)械能守恒及實(shí)驗(yàn)原理可分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：（1）由于重錘的高度都是相對(duì)于D點(diǎn)的，因此選擇D點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)，將把光電門(mén)傳感器分別放在標(biāo)尺盤(pán)B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)，分別測(cè)出重錘在該位置的速度，并分別讀出高度差，進(jìn)而可以進(jìn)行機(jī)械能守恒的驗(yàn)證．
（2）若從A點(diǎn)下落時(shí)，有：$mg{h}_{A}=\frac{1}{2}m{v}_{A}^{2}$，
故只需滿足v2=2gh即可證明機(jī)械能守恒；
（3）若實(shí)驗(yàn)測(cè)得D點(diǎn)的機(jī)械能明顯偏小，說(shuō)明重錘低于A點(diǎn)才開(kāi)始靜止釋放的，或未到D點(diǎn)就開(kāi)始測(cè)速度，因此不是重力勢(shì)能少些，就是動(dòng)能小些，故可能原因是BD，
故BD正確．
故選：（1）BCD
（2）v²=2gH 
（3）BD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)；驗(yàn)證機(jī)械能守恒的方法很多，但是其原理是一樣的，因此明確實(shí)驗(yàn)原理是解決實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵．