Question

10．如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量各為m₁和m₂的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m₁＞m₂，現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）若選定物塊A從靜止開始下落的過程進(jìn)行測量，則需要測量的物理量有①②或①③．
①物塊的質(zhì)量m₁和m₂　　
②物塊A下落的距離及下落這段距離所需的時(shí)間
③物塊B上升的距離及上升這段距離所需的時(shí)間
④繩子的長度
（2）為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確程度，某小組同學(xué)對此實(shí)驗(yàn)提出以下建議：
①繩的質(zhì)量要輕　　　　　　
②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好
③盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動，不要晃動　　　　　　
④兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能小
以上建議中確實(shí)對提高準(zhǔn)確程度有作用的是①③
（3）在數(shù)據(jù)的處理過程中，A、B物塊的勢能減小總是大于A、B物塊的動能增加，導(dǎo)致這一原因除有空氣阻力和摩擦阻力外，還有可能的原因是沒有設(shè)計(jì)滑輪動能的增加．
（4）寫出一條上面沒有提到的提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：對同一高度進(jìn)行多次測量取平均值；選取受力后相對伸長盡量小的繩．

Answer 1

分析 （1）這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理是要驗(yàn)證m₁、m₂的增加的動能和m₁、m₂減少重力勢能是不是相等，所以我們要測量的物理量有：物塊的質(zhì)量m₁、m₂； 物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間或物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間．
（2）如果繩子較重，系統(tǒng)的重力勢能就會有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動能，造成實(shí)驗(yàn)誤差；繩子不宜太長，長了形變對實(shí)驗(yàn)的影響越大；m₁、m₂相差越大，整體所受阻力相對于合力對運(yùn)動的影響越�。�物體末速度v是根據(jù)勻變速直線運(yùn)動求出的，故要保證物體在豎直方向運(yùn)動．這些都是減小系統(tǒng)誤差，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度的做法．
（3、4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)確定誤差形成的原因，確定減小誤差的建議．

解答 解：（1）通過連接在一起的A、B兩物體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證系統(tǒng)的勢能變化與動能變化是否相等，A、B連接在一起，A下降的距離一定等于B上升的距離；A、B的速度大小總是相等的，故不需要測量繩子的長度，需要測量兩物塊的質(zhì)量，物塊A下落的距離以及下落這段距離所用的時(shí)間，會物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間，故選①②或①③均可以．
（2）如果繩子較重，系統(tǒng)的重力勢能就會有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動能，造成實(shí)驗(yàn)誤差；繩子不宜太長，長了形變對實(shí)驗(yàn)的影響越大；m₁、m₂相差越大，整體所受阻力相對于合力對運(yùn)動的影響越�。�物體末速度v是根據(jù)勻變速直線運(yùn)動求出的，故要保證物體在豎直方向運(yùn)動．這些都是減小系統(tǒng)誤差，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度的做法．故選：①③
（3）在數(shù)據(jù)的處理過程中，A、B物塊的勢能減小總是大于A、B物塊的動能增加，導(dǎo)致這一原因除有空氣阻力和摩擦阻力外，還有可能的原因是沒有設(shè)計(jì)滑輪動能的增加．
（4）減小誤差的建議：對同一高度進(jìn)行多次測量取平均值；選取受力后相對伸長盡量小的繩．
故答案為：（1）①②或①③，（2）①③，（3）沒有設(shè)計(jì)滑輪動能的增加，（4）對同一高度進(jìn)行多次測量取平均值；選取受力后相對伸長盡量小的繩．

點(diǎn)評 此題為一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題．要求根據(jù)物理規(guī)律選擇需要測定的物理量，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法判斷如何減小實(shí)驗(yàn)誤差．掌握各種試驗(yàn)方法是解題的關(guān)鍵