Question

某實(shí)驗(yàn)小組在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中：
①選出一條紙帶如圖甲所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，測得h₁=12.01cm，h₂=19.15cm，h₃=27.86cm．已知重錘質(zhì)量為0.5kg，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.8m/s²．由以上數(shù)據(jù)算出，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B時(shí)重力勢能比開始下落時(shí)減少了______J，此時(shí)重錘的動(dòng)能比開始下落時(shí)增加了______J．由計(jì)算結(jié)果可知，該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題可能原因是______．（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
②在圖甲所示的紙帶上，某同學(xué)又選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測出個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)O的距離h，算出個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度v，并以h為橫軸，以為縱軸畫出的圖線應(yīng)該是圖乙中的______，圖線的斜率表示______．

Answer 1

【答案】分析：解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．
利用圖象問題結(jié)合數(shù)學(xué)知識處理物理數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)研究常用的方法．我們更多的研究直線圖形，找出其直線的斜率和截距．
解答：解：①根據(jù)重力勢能的定義式得出：
當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢能的減少量為△E_P=mgh₂=0.94J 
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_B====1.98m/s
△E_K=E_kB-0=mv_B²=0.98J．
從以上發(fā)現(xiàn)：△E_K＞△E_P，說明打出的第一個(gè)點(diǎn)已經(jīng)具有了一定的速度．
該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題可能原因是實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放紙帶，然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源．
②利用v²-h圖線處理數(shù)據(jù)，物體自由下落過程中機(jī)械能守恒，mgh=mv²，即v²=gh
由于打出的第一個(gè)點(diǎn)已經(jīng)具有了一定的速度，所以h為0時(shí)，v已經(jīng)不為0呢．
所以以v²為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是圖乙中D．
那么v²-h圖線的斜率就等于重力加速度g．
故答案為：①0.94J； 0.98J，實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放紙帶，然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源．
②D；重力加速度g
點(diǎn)評：對于物理量線性關(guān)系圖象的應(yīng)用我們要從兩方面：1、從物理角度找出兩變量之間的關(guān)系式2、從數(shù)學(xué)角度找出圖象的截距和斜率，兩方面結(jié)合解決問題．
要能夠找出斜率和截距的物理意義，我們必須要從物理角度找出兩個(gè)物理變量的關(guān)系表達(dá)式．