Question

用落体法验证机械能守恒定律的实验中，
①运用公式验证机械能守恒定律，所选择的纸带第l、2点间的距离应接近    mm．
②若实验中所用重锤的质量m=1kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，图1中O为第一个点，测出A、B、C、D距O点的距离如图所示，则记录B点时，重锤的速度v_B=    m/s，重锤的动能E_K=    J，从开始下落起至B点重锤的重力势能的减小量是    J，由此可得出的结论是    ．（g=10m/s²）
③根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，则以为纵轴、h为横轴画出的图象应是图2中的哪个．

Answer 1

【答案】分析：1、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．
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．
2、对于物理量线性关系图象的应用我们要从两方面：
A、从物理角度找出两变量之间的关系式．
B、从数学角度找出图象的截距和斜率，两方面结合解决问题．
解答：解：（1）打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为0.02 s，
重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高度为
=
所以所选的纸带最初两点间的距离接近2mm．
（2）利用匀变速直线运动的推论
v_B==0.59m/s，
重锤的动能E_KB=mv_B²=0.174J
从开始下落至B点，重锤的重力势能减少量△E_p=mgh=1×9.8×0.0176J=0.172J．
得出的结论是在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒．
（3）利用v²-h图线处理数据，从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出：
mgh=mv²，即v²=gh
所以以v²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）2
（2）0.59，0.174，0.172．
在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒．
（3）C．
点评：用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．要注意单位的换算．
要能够找出斜率和截距的物理意义，我们必须要从物理角度找出两个物理变量的关系表达式．
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．