Question

6．用如图1所示的装置验证机械能守恒定律

（1）有如下可供选择的实验器材：重物、打点计时器、纸带、秒表．其中不必要的器材是秒表，打点计时器所用电源为交流电源（选填“直流”、“交流”）；
（2）若实验中所用重物的质量m=1kg，打出的某条纸带如图2所示，纸带中所标数据为该点到O点的距离，打点时间间隔为T=0.02s，其中O点为重物从静止开始下落时打出的第一个点，则在打出B点时，重物速度v_B=1.17m/s，动能E_kB=0.686J，从开始下落到打出B点的过程中重物的重力势能减少量E_p=0.692J．重力势能减少量与动能增加量不相等的原因可能是D．（结果保留三位有效数字，g取9.8m/s²）
A．电源电压不稳定         B．重物的质量太大
C．计算造成的错误         D．纸带受到的摩擦力不能忽略
（3）根据纸带算出各点的速度v，量出对应的下落距离h，则以v22为纵轴、以h为横轴画出的图象应是下图中的C

Answer 1

分析 通过实验的原理出发，确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材，以及不必要的器材；
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出B点的动能，根据下降的高度求出重力势能的减小量．
根据$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的表达式，从数学的角度分析图象．

解答 解：（1）因为打点计时器是通过打点来计时的仪器，故不需要秒表；，打点计时器所用电源为交流电源，
（2）B点的速度等于AC段的平均速度，则
v_B=$\frac{0.0959-0.0490}{2×0.02}$=1.17m/s，
则B点的动能动能E_kB=$\frac{1}{2}×1×$≈0.686J，
从开始下落到B点的过程中，重力势能的减小量△E_p=mgh_OB=1×9.8×0.0706≈0.692J．
重力势能减少量与动能增加量不相等的原因可能是纸带与打点计时器间有摩擦阻力，或存在空气阻力．
故选：D．
（3）由mgh=$\frac{1}{2}$mv²可得：$\frac{{v}^{2}}{2}$=gh，所以以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线，也就是图中的C．
故选：C．
故答案为：（1）秒表；交流
（2）1.17；0.686；0.692；D
（3）C

点评 解决本题的关键知道实验的原理，掌握纸带的处理方法，利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法．我们更多的研究直线图形，找出其直线的斜率和截距．