Question

11．“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．甲方案为用自由落体实验验证机械能守恒定律，乙方案为用斜面小车实验验证机械能守恒定律．

（a）比较这两种方案，甲（填“甲”或“乙”）方案好一些，理由是摩擦阻力小，误差小，操作方便，所用实验器材少．
（b）图丙所示是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T=0.1s．物体运动的加速度a=4.8m/s²；该纸带是采用乙（填“甲”或“乙”）实验方案得到的．

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．
能够根据实验装置和实验中需要测量的物理量进行选择．
纸带实验中，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加速度．

解答 解：（1）机械能守恒的前提是只有重力做功，实际操作的方案中应该使摩擦力越小越
好．故甲方案好一些．
（2）由图可知，x_AB=7.2cm=0.072m，x_BC=11.9cm=0.119m；x_CD=16.7cm=0.167m，x_DE=21.5cm=0.215m；
采用逐差法求解加速度．
a=$\frac{{x}_{DE}-{x}_{BC}+{x}_{CD}-{x}_{AB}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.215-0.119+0.167-0.072}{4×0.01}$≈4.8 m/s²
因a远小于g，故为斜面上小车下滑的加速度．所以该纸带采用图乙所示的实验方案．
故答案为：（1）甲　因为这个方案摩擦阻力小，误差小，操作方便，所用实验器材少
（2）4.8

点评 本题考查验证机械能守恒定律的实验，对于书本上的实验，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，只有直正理解了实验原理才能应对改编后的实验处理．