Question

17．“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．
①比较这两种方案，甲（填“甲”或“乙”）方案好些，理由是：因为这个方案摩擦阻力小，误差小，操作方便，所用实验器材少．
②该实验中得到的一条纸带如图丙所示，测得每两个计数点间的距离如图中所示，已知每两个计数点间的时间间隔T=0.1s．则物体运动的加速度a=4.8m/s²；
该纸带是采用乙（填“甲”或“乙”）实验方案得到的．简要写出判断依据：因为物体运动的加速度比重力加速度小得多．

③是采用甲方案时得到的一条纸带如图丁所示，现选取N点来验证机械能守恒定律．下面是几位同学分别用不同方法计算N点的速度，其中正确的是：D
A．v_N=gnT    B．v_N=g（n-1）T   C．v_N=$\frac{{{s_n}+{s_{n+1}}}}{T}$D．v_N=$\frac{{{d_{n+1}}-{d_{n-1}}}}{2T}$．

Answer 1

分析 ①解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，能够根据实验装置和实验中需要测量的物理量进行选择；
②纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用逐差法可以求出物体运动的加速度；
③根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小可以求出某点的瞬时速度．

解答 解：（1）机械能守恒的前提是只有重力做功，实际操作的方案中应该使摩擦力越小越好．故甲方案好一些．
（2）采用逐差法求解加速度．
x_DE-x_BC=2a₁T²，
x_CD-x_AB=2a₂T²，
a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）=4.8 m/s²
因a远小于g，故为斜面上小车下滑的加速度．所以该纸带采用图乙所示的实验方案．
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小可以求出某点的瞬时速度，可以求出N点的速度为：
 v_N=$\frac{{s}_{n}+{s}_{n+1}}{2T}$=$\frac{{{d_{n+1}}-{d_{n-1}}}}{2T}$，故ABC错误，D正确．
故选：D．
故答案为：（1）甲；因为这个方案摩擦阻力小，误差小，操作方便，所用实验器材少
（2）4.8 m/s²，乙；因为物体运动的加速度比重力加速度小得多
（3）D

点评 书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚，同时我们要加强物理基本规律在实验中的应用．要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．