Question

10．某实验小组利用100g重锤和如图a所示装置来验证机械能守恒定律；已知当地重力加速度g=9.80m/s²．
（1）对于该实验，以下说法正确的是：AB
A、实验时，应该先闭合电源再松开纸带
B、需要的实验器材有刻度尺、低压交流电源，而不需要秒表．
C、若某点距初始下落点间距为h，则该点的速度可以用v=$\sqrt{2gh}$计算
D、实验时只要点迹清晰，就可以运用公式mg△h=$\frac{1}{2}$mv²来验证机械能守恒．
E、在做匀速圆周运动的“天宫一号飞船”中，可以用该装置来验证机械能守恒定律
（2）若采用作图法来验证机械能守恒定律，如果以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，以h（h为各点到初始点O的距离）为横轴，单位采用国际单位，画出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h图象，理论上图象的斜率表示当地重力加速度．某同学实际操作过程中做出如图（b）的图象，则该同学实验过程中存在平均阻力大小约为0.02N．

Answer 1

分析 （1）A、先接通电源，后释放纸带；
B、打点计时器记录点与点间的时间，不需要秒表；
C、利用平均速度公式，来求得瞬时速度大小；
D、只有当初速度为零时，才能由公式mg△h=$\frac{1}{2}$mv²来验证机械能是否守恒；
E、天宫一号飞船处于失重，无法下落．
（2）在不计阻力情况下，根据减小的重力势能等于增加的动能的表达式，结合图象斜率的含义，即可求解；若存在阻力，则利用牛顿第二定律，结合理论加速度，即可求解．

解答 解：（1）实验时，应该先闭合电源再松开纸带，这样便于纸带充分利用，故A正确；
B、需要的实验器材有刻度尺、低压交流电源，但不需要秒表，打点计时器能计算出点与点间的时间，故B正确；
C、某点距初始下落点间距为h，则该点的速度可以用v=$\overline{v}$=$\frac{s}{t}$，不能运用v=$\sqrt{2gh}$计算，否则达不到实验验证的目的，反而是理论推导，故C错误；
D、实验时只要点迹清晰，且第一、二点间距约为2mm，就可以运用公式mg△h=$\frac{1}{2}$mv²来验证机械能守恒
，故D错误；
E、在做匀速圆周运动的“天宫一号飞船”中，处于失重现象，因此重物不会下落，故E错误；
（2）若不计阻力情况下，则有：mgh=$\frac{1}{2}$mv²．
如果以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，以h（h为各点到初始点O的距离）为横轴，单位采用国际单位，
那么图象的斜率k=g，即为当地重力加速度；
某同学实际操作过程中做出如图（b）的图象，求得图象的斜率k′=$\frac{4.8}{0.5}$=9.6．
那么实验重力加速度a=9.6m/s²．
已知当地重力加速度g=9.80m/s²．
根据牛顿第二定律，则有：mg-f=ma
因此有：f=mg-ma=0.1×（9.8-9.6）=0.02N
故答案为：（1）AB； （2）当地重力加速度； （3）0.02．

点评 考查实验的原理，及操作步骤中注意的事项，同时掌握理论推导与实验验证的区别，并理解图象斜率的含义．