Question

10．“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗裝置可以采用如圖所示的甲或乙方案來進(jìn)行．

（1）某同學(xué)開始實驗時的情形如圖丙所示，接通電源釋放紙帶．請指出該同學(xué)在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑孩俅螯c(diǎn)計時器接了直流電源；②重物離打點(diǎn)計時器太遠(yuǎn)．
（2）實驗中得到一條紙帶如圖丁所示，已測得每兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離．相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T=0.1s．則物體運(yùn)動的加速度a=4.83m/s²（保留3位有效數(shù)字）；打下D點(diǎn)時物體的速度大小為1.91m/s（保留3位有效數(shù)字）；該紙帶是采用乙（填“甲”或“乙”）實驗方案得到的．
（3）比較這兩種方案，你認(rèn)為那個方案較好，并說明理由．甲方案較好，因為系統(tǒng)所受阻力較小．

Answer 1

分析 （1）了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項即可正確解答；
（2）根據(jù)逐差法即可求出加速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點(diǎn)時小車的瞬時速度大小；
（3）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，選擇實驗裝置要從減小實驗誤差和便于操作的角度去考慮．

解答 解：（1）由圖可知，丙圖中打點(diǎn)計時器接直流電源，打點(diǎn)計時器應(yīng)接交流電源，重物釋放時離打點(diǎn)計時器太遠(yuǎn)，不利于數(shù)據(jù)的采集和測量．
（2）由逐差法得，物體的加速度：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.215+0.167-0.119-0.072}{4×0．{1}^{2}}$=4.83m/s²
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動特點(diǎn)，可知D點(diǎn)的瞬時速度為：
v_D=$\frac{{x}_{CE}}{{t}_{CE}}$=$\frac{0.215+0.167}{2×0.1}$=1.91m/s
根據(jù)加速度大小，可知，該紙帶是采用乙實驗方案得到的；
（3）機(jī)械能守恒的前提是只有重力做功，實際操作的方案中應(yīng)該使摩擦力越小越好，誤差小，操作方便，乙方案中小車受斜面的摩擦力影響較大，故甲方案好一些；
故答案為：（1）①打點(diǎn)計時器接了直流電源，②重物離打點(diǎn)計時器太遠(yuǎn)；
（2）4.83m/s²，1.91m/s，乙；
（3）甲方案較好，因為系統(tǒng)所受阻力較小．

點(diǎn)評 書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點(diǎn)去搞清楚，同時要熟練應(yīng)用所學(xué)基本物理知識進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．