Question

某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，实验装置如图甲所示.

(1)该同学开始实验时的情形如图乙所示，接通电源释放纸带开始实验.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是：①___________________；②___________________。

(2)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，以为纵轴，画出的图像应是图中的______.

(3)将错误或不当的地方改正后，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，该同学选取如图丙所示的一段纸带，O是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出)，各计数点到O点的距离如图所示,他对OC段进行研究．在重物下落高度的过程中，重物减小的重力势能_______J，增加的动能_______ J (，重力加速度，结果保留3位有效数字).

Answer

打点计时器接的直流电源 重物离打点计时器太远 C 2.19 2.12

【解析】（1）本实验要求采用打电计时器，而打点计时器采用的是交流电源，而本实验中采用了直流电源；同时，由于加速度较大，故纸带应在1米左右，且应让重物紧靠打点计时器，而本实验中离打点计时器太远，故错误为：①打点计时器接了直流电源；②重物离打点计时器太远；
（2）利用图线处理数据，从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出： ，即，所以以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线，也就是图中的C．

（3）重力势能的减小量为： ．C点的瞬时速度为： ，
则动能的增加量为：

【点睛】在处理实验学的问题中，一定要先明确实验的原理，由原理即可容易得出实验中的仪器选择，数据处理及误差分析等问题．要能够找出斜率和截距的物理意义，我们必须要从物理角度找出两个物理变量的关系表达式．利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法．我们更多的研究直线图形，找出其直线的斜率和截距．