题目内容

18.用DIS研究机械能守恒定律.将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器,测定摆锤在某一位置的瞬时速度,从而求得摆锤在该位置的动能,同时输入摆锤的高度,求得摆锤在该位置的重力势能,进而研究势能和动能转化时的规律.实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m,已由计算机默认,不必输入.现某位同学要测定摆锤在D点的瞬时速度.其实验装置如图(1)所示,接着他点击“开始记录”,同时让摆锤从图中所示位置释放,计算机将摆锤通过光电门传感器的速度自动记录在表格的对应处,如图(2)
(1)在图1中该同学实验的两处错误分别是①光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点②摆锤释放器未置于A点.
(2)图2中计算机记录的数据与真实值相比将偏小(填“偏大”、“偏小”或“仍准确”)
(3)如图,在上述用DIS研究机械能守恒定律实验中不必测定的物理量是AB
(A)摆锤的质量
(B)摆锤从下落到最低位置的时间
(C)光电门距运动的最低位置的高度
(D)每次摆锤经过光电门时的速度.

分析 根据小球向下摆动过程中,重力做正功,高度h减小,由EP=mgh减小,动能增大,而重力势能和动能的总量即机械能不变来求解.
小球摆动过程受到拉力和重力,拉力不做功,只有重力做功,在这个条件下得出结论:只有重力做功的情况下小球机械能守恒.

解答 解:(1)请指出该同学实验中的错误之处:①光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点;②摆锤释放器未置于A点.
(2)由于摆锤释放器未置于A点,所以得到的动能与真实值相比将偏小.
(3)A、根据动能与重力势能表达式均有质量,因此可以相互抵消,故A不必测定;
B、只求摆锤到达某一位置的瞬时速度,不需要测量从下落到最低位置的时间,故B不必测定,C必须测定;
C、只有知道光电门距运动的最低位置的高度,才能算出重力热能的变化量,故C必须测定,
故答案为:(1)①光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点;②摆锤释放器未置于A点;(2)偏小;(3)AB.

点评 本题比较新颖,要注意结合实验的原理进行分析,从而找出符合该实验的原理.

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