Question

3．某同學用如圖甲所示的裝置通過研究重錘的落體運動來驗證機械能守恒定律．已知重力加速度為g．

（1）在實驗所需的物理量中，需要直接測量的是C，通過計算得到的是D（填寫代號）．
A．重錘的質量         B．重錘底部距水平地面的高度
C．重錘下落的高度     D．與下落高度對應的重錘的瞬時速度
（2）（多選）在實驗得到的紙帶中，我們選用如圖乙所示的起點O（與相鄰點之間距離約為2mm）的紙帶來驗證機械能守恒定律．圖中A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的原始點，F(xiàn)點是第n個點．設相鄰點間的時間間隔為T，下列表達式可以用在本實驗中計算F點速度v_F的是CD．
A．v_F=g（nT ）                 B．v_F=$\sqrt{2g{h}_{n}}$
C．v_F=$\frac{{h}_{n+1}-{h}_{n-1}}{2T}$               D．v_F=$\frac{{x}_{n+1}+{x}_{n}}{2T}$．

Answer 1

分析 （1）根據實驗的原理確定所需測量的物理量，區(qū)分哪些是直接測量的，哪些是通過計算得到的．
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出F點的速度．

解答 解：（1）實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，需要直接測量的物理量有重錘下落的高度，通過計算得到的是與下落高度對應重錘的瞬時速度．由于質量可以約去，所以不需要測量質量．
（2）F點的瞬時速度等于EG段的平均速度，則${v}_{F}=\frac{{x}_{n+1}+{x}_{n}}{2T}$或${v}_{F}=\frac{{h}_{n+1}-{h}_{n-1}}{2T}$，不能通過v=gt和v=$\sqrt{2gh}$求解瞬時速度，否則是運用機械能守恒驗證機械能守恒，失去驗證的意義．故選：CD．
故答案為：（1）C，D，（2）CD．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，掌握測量瞬時速度的方法，注意不能通過v=gt和v=$\sqrt{2gh}$求解瞬時速度．