题目内容

19.如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可验证机械能守恒定律.实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h. 某同学对实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案,这些方案中正确的是(  )
A.用刻度尺测出物体下落高度h,由打点间隔数算出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度v
B.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v=$\sqrt{2gh}$ 计算出瞬时速度v
C.根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$ 计算得出高度h
D.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v

分析 本实验通过验证减少的重力势能mgh是否与增加的动能$\frac{1}{2}$mv2相等,来验证机械能是否守恒,在处理数据时,高度h必须用刻度尺测量,速度v必须根据v=$\frac{x}{t}$来求,不能通过运动学公式来算出,否则得不到实验验证.

解答 解:A、B、瞬时速度应由纸带根据v=$\frac{x}{t}$求出,因为重物下落过程中受到阻力作用,实际加速度小于当地重力加速度,不能用v=$\sqrt{2gh}$ 来求速度,故AB错误;
C、应用米尺量出纸带下落高度,不能用h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$求高度,故C错误;
D、下落高度应用米尺测量,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测出瞬时速度,故D正确.
故选:D

点评 明确各种实验仪器的使用方法和实验的实验原理是解决实验问题的关键,掌握瞬时速度通过实验数据算出,而不是理论推算,下落高度是通过刻度尺来测量而得.

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