Question

19．在驗證機械能守恒的實驗探究過程中，同學(xué)們設(shè)計了如圖1的實驗裝置，并根據(jù)如圖2所示的紙帶來驗證機械能是否守恒

（1）對該實驗操作過程，下列說法中必要的是BD
A．打點計時器接在直流電源上          B．不需要天平
C．必須從第一個計時點開始分析       D．要盡可能減少摩擦阻力
（2）已知交流電的頻率為f，測出紙帶上s₁、s₂、s₃．則打下記數(shù)點5時的速度v₅=$\frac{（{s}_{2}+{s}_{2}）f}{2}$；
（3）某同學(xué)分析實驗數(shù)據(jù)時，沒有計算計數(shù)點5的瞬時速度，而是根據(jù)v₅²=2gh₀₅計算出計數(shù)點5的瞬時速度，計算出的動能恰好等于減少的重力勢能，于是該同學(xué)得出結(jié)論“重物下落過程中機械能守恒”，試問該同學(xué)的做法是否合理？答：不合理．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理和注意事項確定正確的操作步驟．
根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出計數(shù)點5的瞬時速度．
瞬時速度的大小不能通過自由落體運動的速度位移公式求解，否則默認機械能守恒，失去驗證的意義．

解答 解：（1）A、打點計時器應(yīng)接在交流電源上，故A錯誤．
B、實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要天平測量物體的質(zhì)量，故B正確．
C、實驗時不一定需要從第一個計時點開始分析，故C錯誤．
D、實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，需要盡可能減小摩擦阻力的影響，故D正確．
故選：BD．
（2）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度知，${v}_{5}=\frac{{s}_{2}+{s}_{3}}{2T}$=$\frac{（{s}_{2}+{s}_{2}）f}{2}$．
（3）該同學(xué)的做法不合理，運用自由落體運動的速度位移公式求解瞬時速度，默認機械能守恒，失去驗證的意義．
故答案為：（1）BD，（2）$\frac{（{s}_{2}+{s}_{2}）f}{2}$，（3）不合理．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及注意事項，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量．