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在利用打点计时器验证做自由落体运动的物体机械能守恒的实验中.
(1)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.某小组的同学利用实验得到的纸带,共设计了以下四种测量方案,其中正确的是:
A.用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间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=计算出高度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.
(2)已知当地重力加速度为g,使用交流电的频率为f.在打出的纸带上选取连续打出的五个点A、B、C、D、E,如图所示.测出A点距离起始点O的距离为s,A、C两点间的距离为s1,C、E两点间的距离为s2,根据前述条件,如果在实验误差允许的范围内满足关系式______,即验证了物体下落过程中机械能是守恒的.而在实际的实验结果中,往往会出现物体的动能增加量略小于重力势能的减小量,出现这样结果的主要原因是______

【答案】分析:(1)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,对于验证机械能守恒定律的实验我们已经把重物看成自由落体运动,故不能再用自由落体的规律求解速度,否则就不需要进行验证了.
(2)根据匀变速直线运动的规律求出C点的瞬时速度,然后根据机械能守恒定律的表达式进行列式验证即可.
解答:解:(1)该实验是验证机械能守恒定律的实验.因为我们知道自由落体运动只受重力,机械能就守恒.如果把重物看成自由落体运动,再运用自由落体的规律求解速度,那么就不需要验证呢,其中ABC三项都是运用了自由落体的运动规律求解的,故ABC错误,D正确.
故选D.
(2)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,因此C点速度为:

根据机械能守恒定律有:
即:为所需要验证的公式,由于重物下滑过程中需要克服阻力做功,因此重力势能的减小量略大于动能的增加量.
故答案为:,打点计时器对纸带的阻力做功.
点评:我们做验证实验、探究实验过程中,不能用验证的物理规律和探究的物理结论去求解问题;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,因此要熟练应用匀变速直线运动规律来解决问题.
练习册系列答案
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在利用打点计时器验证做自由落体运动的物体机械能守恒的实验中.
(1)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.某小组的同学利用实验得到的纸带,共设计了以下四种测量方案,其中正确的是:
A.用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间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=
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=
v2
2g
计算出高度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.
(2)已知当地重力加速度为g,使用交流电的频率为f.在打出的纸带上选取连续打出的五个点A、B、C、D、E,如图所示.测出A点距离起始点O的距离为s0,A、C两点间的距离为s1,C、E两点间的距离为s2,根据前述条件,如果在实验误差允许的范围内满足关系式
32g(s0+s1)=f2(s1+s2)2
32g(s0+s1)=f2(s1+s2)2
,即验证了物体下落过程中机械能是守恒的.而在实际的实验结果中,往往会出现物体的动能增加量略小于重力势能的减小量,出现这样结果的主要原因是
打点计时器对纸带的阻力做功
打点计时器对纸带的阻力做功

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