Question

9．如圖1為某同學(xué)“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置圖．

 （1）現(xiàn)有的器材：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、導(dǎo)線若干．為完成此實驗，除了所給的器材，還需要AC．（填選項前的字母）
A．刻度尺                    B．秒表
C．6V以下交流電源             D．220V交流電源
（2）實驗中紙帶釋放前瞬間的四種情景如照片所示（圖2），其中最合適的操作是D
（3）如圖3所示，該同學(xué)通過正確的操作得到了一條紙帶，圖中O點是打出的第1個點，計數(shù)點A、B、C、D之間分別還有一個點．各計數(shù)點與O點之間的距離已測出．打點計時器的打點周期為T=0.02s，則打點計時器打下C點時重物的速度v_C=3.1m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）該同學(xué)測得紙帶上OC間的距離h及C點的速度v_C，當兩者間滿足關(guān)系式$gh=\frac{1}{2}v_C^2$時，說明重物下落過程中機械能守恒（已知重力加速度為g）．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗需要測量的物理量確定所需的器材；為了紙帶有效地使用，重物應(yīng)緊靠打點計時器，為了減小阻力的影響，紙帶應(yīng)豎直，手抓著紙帶的上方．
根據(jù)勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，可以得出C點的瞬時速度大小，根據(jù)功能關(guān)系可得出正確表達式，因存在摩擦阻力，導(dǎo)致減小的重力勢能不能完全轉(zhuǎn)化為動能．

解答 解：（1）打點計時器可以測量時間，不需要秒表，在實驗中需要測量速度和下落的距離，所以需要刻度尺；電磁打點計時器使用6V以下交流電源，
故選：AC．
（2）在驗證機械能守恒定律的實驗中，實驗時，應(yīng)讓重物緊靠打點計時器，手拉著紙帶的上方，保持紙帶豎直，由靜止釋放．故D正確，A、B、C錯誤．
（3）根據(jù)勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，得出C點的瞬時速度大小分別為：
v_C=$\frac{0.6300-0.3815}{2×0.04}$=3.1m/s
（3）要驗證物體從開始到C的過程中機械能是否守恒，則需滿足$\frac{1}{2}$mv_C²=mgh，
即$\frac{1}{2}$v_C²=gh，說明下落過程中重錘的機械能守恒．
故答案為：（1）AC；（2）D； （3）3.1；（4）$gh=\frac{1}{2}v_C^2$．

點評 正確利用所學(xué)物理規(guī)律解決實驗問題，熟練應(yīng)用物理基本規(guī)律，因此這點在平時訓(xùn)練中要重點加強，注意數(shù)據(jù)的單位轉(zhuǎn)換，及產(chǎn)生誤差分析的根源．