Question

小昕所在的實驗小組利用圖a 所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，打出的紙帶如圖b所示，O點速度為零，A、B、C、D、E、F是打出的連續的點，已知交流電的周期為T，BC間距離為s₁,CD 間距離為s₂,DE間距離為s₃，EF間距離為s₄。

（1）對于該實驗，以下說法正確的是：                    
A. 應該用天平測量重物的質量
B．應該用秒表測量重物下落的時間
C．選擇重錘時，應該選擇質量和體積都較大的
D．如果用電磁打點計時器，不能用4節干電池（一節干電池的電壓為1.5V）供電，只能接4-6V的交流電源
E．在作勻速圓周運動的“神舟十號飛船”中，“王亞平”可以用圖a裝置來驗證機械能守恒定律
F. 實驗時，應該先閉合電源再松開紙帶
G．實驗時，要從幾條打上點的紙帶中挑選第一、第二兩點之間的距離接近2cm且點跡清晰的紙帶進行測量。
（2）小華所在的實驗小組則用該實驗裝置來驗證動能定理，若還知道當地的重力加速度為g,但紙帶B之前的點（不包含B點）模糊不清，請用題目所給的條件，寫出驗證動能定理的符號表達式：                        （用題干所給的符號表示） 。實際上，在實驗中總有重力所做的功       （動能的變化量）（填“> ,= ，<”），其原因是：                                 。
（3）小明所在的實驗小組則用該實驗裝置，采用作圖法來驗證機械能守恒定律，如果以v²為縱軸，以h（h為各點到初始點O的距離）為橫軸，下圖ABCD選項中是四個同學根據實驗數據繪出的v²—h圖線，則正確的圖像是：      ，根據正確的v²—h圖線，該圖線的斜率等于                 

（4）小紅所在的實驗小組則利用該實驗裝置打出的紙帶，還測出當地的重力加速度，其符號表達式為 g=                      （用題干所給的符號表示）。

Answer 1

（1）DF （2）；>；由于重錘在下落過程中受到空氣阻力及紙帶和打點計時器之間存在摩擦阻力，阻力對重錘做負功，依動能定理：W_G-W_f=ΔE_K , 所以W_G>ΔE_K 。（3）C，當地重力加速度的2倍 （4）

解析試題分析：（1）在這個實驗中，驗證機械能守恒，即減少的勢能與增加的動能之間的關系，由于都涉及到同一個物體的質量，所以A不需要。通過打點計時器記錄物體運動規律，所以B不需要。體積不能太大，以防止阻力太大，對實驗造成影響。在太空中物體處于完全失重，所以太空中該方法不能驗證機械能守恒定律，所以答案為DF
（2）要計算出相應點的速度，以及重力勢能變化量，設B點以后兩點距離分別為s1,s2,s3,s4
例如從C、E點驗證機械能守恒定律，，動能變化量為，因此要動能定理的表達式為。不管用紙帶上那段去求，重力勢能減少量總是大于動能增加量，原因是由于各種阻力做功（3）根據機械能守恒定律則，所以圖像的斜率為2g
（4）根據，所以表達式為g=
考點：機械能守恒定律
點評：本題考察了驗證機械能守恒定律的實驗細節，數據測量等相關操作。