Question

12．用如圖1所示的實(shí)驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律，打點(diǎn)計時器在重物拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)械能守恒定律
（1）下面列舉了該實(shí)驗的幾個操作步驟
A．按照圖示的裝置安裝器材
B．將打點(diǎn)計時器接到交流電源上
C．用天平測量出重物的質(zhì)量
D．先松手釋放紙帶，再接通電源
E．選擇合適的紙帶，測量打出的紙帶上某些點(diǎn)到第一點(diǎn)之間的距離
F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能
上述操作中沒有必要進(jìn)行的或者操作錯誤的步驟是CD（填入相應(yīng)的字母）．
（2）若實(shí)驗中所用重物質(zhì)量為m，打出的紙帶如圖2所示（O點(diǎn)為開始下落點(diǎn)，O點(diǎn)與A點(diǎn)間其他點(diǎn)未畫出），對應(yīng)數(shù)值表示該點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，打點(diǎn)的時間間隔為0.02s，則從O點(diǎn)開始下落起至C點(diǎn)，重物的重力勢能減小量|△E_p|=2.28m J，重物的動能增加量|△E_k|=2.25mJ．（g=9.8m/s²，結(jié)果取3位有效數(shù)字）
實(shí)驗結(jié)論是：重物下落過程中機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）通過實(shí)驗的原理確定需要測量的物理量，從而確定不需要的測量步驟．實(shí)驗時，打點(diǎn)計時器應(yīng)接交流電源，先接通電源，再釋放紙帶．
（2）重物下落過程中不可避免的受到阻力作用，重力勢能不可能全部轉(zhuǎn)化為動能，這是誤差的主要來源．

解答 解：（1）因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平．故C沒有必要．
開始記錄時，應(yīng)先給打點(diǎn)計時器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計時時器的電源，由于重物運(yùn)動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實(shí)驗產(chǎn)生較大的誤差，故D錯誤．
故選：CD；
（2）利用勻變速直線運(yùn)動的推論
v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.2769-0.1920}{0.04}$=2.12m/s，
重錘的動能E_Kc=$\frac{1}{2}$mv_c²=$\frac{1}{2}$×m×2.12²=2.25mJ
從開始下落至B點(diǎn)，重錘的重力勢能減少量△E_p=mgh=m×9.8×0.2323J=2.28mJ．
由上數(shù)據(jù)可知，在誤差允許范圍內(nèi)，重錘機(jī)械能守恒；
故答案為：（1）CD；（2）2.28m，2.25m，重物下落過程中機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗的原理，通過原理確定所需測量的物理量，以及知道實(shí)驗中的注意事項，在平時的學(xué)習(xí)中，需加以總結(jié)．