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)(单选)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=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4-5-10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________________________,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少量,出现这样结果的主要原因是__________________________.
图4-5-10
解析 (1)该实验中需要验证的是mgh=mv2,化简可得gh=v2,因此只需要了解h和各点的瞬时速度,h用刻度尺直接测量即可,而v需根据匀变速直线运动的规律求解.则本题的正确选项为D.
(2)由运动学的规律可知vC=AE===,测量可得sOC=s0+s1,代入gh=v2,整理可得32g(s0+s1)=f2(s1+s2)2;由于纸带在运动的过程中要受到来自打点计时器的阻力,而阻力对纸带做负功,因此物体的动能增加量略小于重力势能的减少量.
答案 (1)D (2)32g(s0+s1)=f2(s1+s2)2 打点计时器有阻力作用,阻力对纸带做负功