Question

20．利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h．某小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案．
A．用刻度尺測(cè)出物體下落高度h，用打點(diǎn)間隔數(shù)測(cè)出下落時(shí)間t，通過(guò)v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v．
B．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過(guò)v=$\sqrt{2gh}$，計(jì)算出瞬時(shí)速度v．
C．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過(guò)h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$，計(jì)算得出高度h
D．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v．
（1）以上方案中只有一種正確，正確的是D （填入相應(yīng)的字母）
（2）在該實(shí)驗(yàn)中，有幾個(gè)注意點(diǎn)，以下描述正確的是ABC
A．為減小摩擦阻力，需要調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，使它在同一豎直線上
B．可以選用質(zhì)量很大的重錘，先用手托住，等計(jì)時(shí)器通電后再釋放重錘
C．只有選第1、第2兩打點(diǎn)間隔約2mm的紙帶才代表打第1點(diǎn)時(shí)的速度為零
D．實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果正確合理，得到的動(dòng)能增加量應(yīng)略大于重力勢(shì)能的減小量．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．因?yàn)槲覀冎�道自由落體運(yùn)動(dòng)只受重力，機(jī)械能就守恒．如果把重物看成自由落體運(yùn)動(dòng)，再運(yùn)用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗(yàn)證；
解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能把要驗(yàn)證的結(jié)論拿來(lái)應(yīng)用．

解答 解：（1）物體由靜止開(kāi)始自由下落過(guò)程中受到空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力作用，不是自由落體運(yùn)動(dòng)，v=gt，v=$\sqrt{2gh}$，h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$ 都是自由落體運(yùn)動(dòng)的公式．若用這些公式進(jìn)行分析，就不需要驗(yàn)證了，相當(dāng)于用機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒．下落的高度用刻度尺測(cè)量，瞬時(shí)速度用平均速度的方法計(jì)算．故ABC錯(cuò)誤，D正確．
（2）A、為減小摩擦阻力，需要調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，使它在同一豎直線上．故A正確．
B、應(yīng)選擇質(zhì)量大，體積小的重錘，減小實(shí)驗(yàn)的誤差，等計(jì)時(shí)器通電后再釋放重錘，故B正確．
C、根據(jù)h=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×0.02²m=0.002m=2mm知，只有選第1、第2兩打點(diǎn)間隔約2mm的紙帶才代表打第1點(diǎn)時(shí)的速度為零．故C正確．
D、因?yàn)榇嬖谧枇ψ饔�，知�(jiǎng)幽艿脑黾恿柯孕∮谥亓��?shì)能的減小量．故D錯(cuò)誤．
故答案為：（1）D；（2）ABC．

點(diǎn)評(píng) 我們做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不能用驗(yàn)證的物理規(guī)律和探究的物理結(jié)論去求解問(wèn)題．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，從而求出動(dòng)能．