Question

10．小明同学想自己动手完成“验证机械能守恒定律”的实验，实验前，他需要选择仪器；
①对于实验仪器选择，下列说法中正确的是A
A．选重锤时稍重一些的比轻的好
B．选重锤时体积大一些的比小的好
C．实验时要用秒表计时，以便计算速度
②完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图（乙），读出A、C两点间距为5.40cm，B点对应的速度v_B=1.35m/s（保留三位有效数字）；
③若H点对应的速度为v_H，重物下落的高度为h_BH，当地重力加速度为g，为完成实验，要比较gh_BH与$\frac{1}{2}{v}_{H}^{2}-\frac{1}{2}{v}_{B}^{2}$的大小（用题给字母表示）．

Answer 1

分析 ①机械能守恒定律的条件是只有重力做功，所以本实验的关键是想法减少重锤受到阻力的影响，减少措施有选取密度大的、质量大体积小的重锤；
②刻度尺的读数要注意进行估读，根据匀变速直线运动中时间中的速度等于该过程中的平均速度，可以求出B点瞬时速度的大小；
③根据功能关系mgh=$\frac{1}{2}$mv²可知，需要比较哪些物理量．

解答 解：①根据机械能守恒的条件可知，在用重锤自由落体运动验证机械能守恒定律实验时，必须尽量减少摩擦力影响．
A、由于重的重锤重力远大于阻力，所以重锤应选择重的好，故A正确．
B、若重锤质量相同时，体积小的受到的空气阻力小，所以选体积小的重锤比体积大的好，故B错误．
C、实验时通过打点来计时，不要用秒表计时，故C错误．
故选A；
②根据刻度尺的指示可知：AC之间的距离为：x_AC=5.40cm，
根据匀变速直线运动中时间中的速度等于该过程中的平均速度，可以求出B点瞬时速度的大小为：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.054}{2×0.02}$=1.35m/s
③根据功能关系mgh=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$可知：因此需要比较$\frac{1}{2}{v}_{H}^{2}-\frac{1}{2}{v}_{B}^{2}$，与gh_BH 的大小，即可验证机械能是否守恒．
故答案为：①A； ②5.40±0.02、1.35±0.01；  ③$\frac{1}{2}{v}_{H}^{2}-\frac{1}{2}{v}_{B}^{2}$．

点评 对于实验的具体操作，不光要靠记忆理解，要亲自动手实验，切实去体会．正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等，会起到事半功倍的效果．