Question

8．在利用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤，不恰当的操作是BC．
A．按照图1所示的装置安装器件
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上
C．释放悬挂纸带的夹子后，再接通电源开关打出一条纸带，重复几次
D．选择一条理想的纸带，对其进行测量
E．根据测量的结果，验证gh与$\frac{1}{2}$v²是否相等

（2）如图2所示是实验中测得的一条纸带，各点距O点的距离分别为d₁，d₂，d₃，…，各相邻点间的时间间隔为T，当地重力加速度为g，则B点的速度表达式为VB=$\frac{{d}_{3}-{d}_{1}}{2T}$．若B点和D点的速度VB、VD为已知量，要验证物体从B到D的过程中机械能是否守恒，则需满足$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=g（d₄-d₂）关系，物体的机械能守恒．

Answer 1

分析 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．
根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以得出B点的瞬时速度大小，根据功能关系可得出正确表达式．

解答 解：（1）A、按照图示的装置安装器件，故A正确
B、应将打点计时器接到电源的交流输出端上，故B错误．
C、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差．故C错误
D、选择一条理想的纸带，对其进行测量，故D正确
E、因为我们是比较mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小关系，故m可约去比较，即验证gh与$\frac{1}{2}$v²是否相等，故E正确
本题选不恰当，故选：BC．
（2）根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，得出B点的瞬时速度大小分别为：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{{d}_{3}-{d}_{1}}{2T}$，
物体从B到D的过程中重力势能减小量是mg（d₄-d₂）
动能增加量是$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$
要验证物体从B到D的过程中机械能是否守恒，则需满足$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=g（d₄-d₂）关系，物体的机械能守恒
故答案为：（1）BC；（2）$\frac{{d}_{3}-{d}_{1}}{2T}$；$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=g（d₄-d₂）．

点评 解决本题的关键知道实验的原理，知道重锤的质量可以不测，打点计时器使用交流电源，实验时应先接通电源，后释放纸带．
正确利用所学物理规律解决实验问题，熟练应用物理基本规律，因此这点在平时训练中要重点加强．