Question

【題目】小明同學采用如圖 1 所示的裝置進行“驗證機械能守恒定律”實驗．圖 1是即將啟動打點計時器時的場景，圖 2 是備選的測量器材

(1)除了圖 1 裝置中的器材之外，還必須從圖 2 中選取實驗器材，其名稱是________ ；

(2)指出圖 1 裝置中不合理的地方 __________（一處）；

(3)在實際的測量中，重物減少的重力勢能通常會______ （選填“略大于”、“等于”或“略小于”）增加的動能，這樣產生的誤差屬于 __________（選填“系統誤差”或“偶然誤差”）；

(4)某同學想用下述方法研究機械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應計數點的重物速度v，描繪 v 2 ﹣h 圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒。

請你分析論證該同學的判斷依據是否正確并說明原因___________．

Answer 1

【答案】（1）毫米刻度尺； （2）重錘離打點計時器太遠，為了能在紙帶上打出更多的點，則紙帶應該上提； （3）略大于； 系統誤差； （4）不正確。要想通過v2-h圖象的方法驗證機械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g.

【解析】

（1、2）根據正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發進行分析所需實驗器材；（3）在實際的測量中，由于有阻力的作用，使得重物減少的重力勢能通常會略大于增加的動能；（4）如果v2-h圖象為直線，僅表示合力恒定，與機械能是否守恒無關，比如：阻力恒定，合外力一定，加速度一定，v2-h圖象也可能是一條過原點的傾斜的直線。

（1）實驗中紙帶上的點點之間的距離需要測量，故用到毫米刻度尺；
（2）由圖可知，重錘離打點計時器太遠，為了能在紙帶上打出更多的點，則紙帶應該上提；

（3）在實際的測量中，由于有阻力的作用，使得重物減少的重力勢能通常會略大于增加的動能，這樣產生的誤差屬于系統誤差；

（4）該同學的判斷依據不正確。
在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，根據mgh-fh=mv2，可得：v2=2（g-）h，則此時v2-h圖象就是過原點的一條直線。所以要想通過v2-h圖象的方法驗證機械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g。