Question

在《验证机械能守恒定律》实验中，两实验小组同学分别采用了如图甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验．
①在甲图中，下落物体应选择密度

 

 （选填“大”或“小”）的重物；在乙图中，两个重物的质量关系是m₁

 

 m₂（选填“＞”、“=”或“＜”）；
②采用图乙的方案进行实验，除图中的器材外，还需要的实验器材有交流电源、刻度尺和

 

；
③某次实验所打纸带如图所示，O为第一个点，A、B、C、D点到O点的距离已标出，打点时间间隔为0.02s，则记录C点时，重物速度v_C=

 

m/s；

④比较两种实验方案，你认为

 

 更合理，理由是

 

．

Answer 1

分析：1、2、在验证机械能守恒定律的实验中，应选择质量大，体积小的物体作为重物．乙图是验证系统机械能守恒，通过实验的原理确定测量的器材和两个重物的质量关系．
3、根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
4、乙方案还受到细线和滑轮之间阻力的影响，对验证机械能守恒定律有影响．

解答：解：（1）为了减小实验的误差，甲图中的重物应选择质量大，体积小的重物，即密度大的重物．
乙图是验证系统机械能是否守恒，m₁向下运动，m₂向上运动，所以m₁＞m₂．
（2）验证系统机械能是否守恒，即验证系统动能的增加量和系统重力势能的减小量是否相等，动能的增加量为△E_k=

1

2

（m₁+m₂）v²，
重力势能的减小量为△E_P=（m₁-m₂）gh．
可知需要测量两个重物的质量，所以实验器材还需要天平．
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
v_C=

XBD

2T

=

0.049-0.0178

2×0.02

=0.780m/s
（4）甲方案更合理，因为在乙图中受到细绳和滑轮之间的摩擦力的影响．
故答案为：（1）大，＞
（2）天平
（3）0.780
（4）甲，乙图中受到细绳和滑轮之间的摩擦力的影响．

点评：解决本题的关键知道实验的原理，通过原理确定测量的器材以及误差的来源．
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．