Question

用如圖1所示的實驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律．實驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，
重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點痕進(jìn)行測量，即驗證機(jī)械能守恒定律．
（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測量紙帶上某些點間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)氖?!--BA-->

BCD

．
（2）在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖2所示，相鄰記數(shù)點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s²．求：
①打點計時器打下記數(shù)點B時，物體的速度V_B=

3.89m/s

 （保留三位有效數(shù)字）；
②從點O到打下記數(shù)點B的過程中，物體重力勢能的減小量△E_P=

7.62J

，動能的增加量△E_K=

7.57J

（保留三位有效數(shù)字）；
③根據(jù)題中提供的條件，可求出重錘實際下落的加速度a=

9.75m/s²

．（保留三位有效數(shù)字）
（3）即使在實驗操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理很準(zhǔn)確的前提下，該實驗測得的△E_P 也一定略大于△E_K，這是實驗存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因．

重錘和紙帶都受到阻力的作用，因此機(jī)械能有損失

．

Answer 1

分析：（1）打點計時器的使用規(guī)則；驗證機(jī)械能守恒時的原理
（2）①中間時刻的瞬時速度等于平均速度②物體重力勢能的減小量mgh，

1

2

mv²③△h=h_BC-h_AB=at^2
（3）實驗存在系統(tǒng)誤差，原因是重錘和紙帶都受到阻力的作用，因此機(jī)械能有損失

解答：解：（1）A．按照圖示的裝置安裝器件，A正確
B、打電計時器應(yīng)使用交流電源，故B錯誤
C、本實驗中，等式兩端都含有物體的質(zhì)量這一物理量，可直接約掉，故無需測定，故C無必要
D、應(yīng)先接通電源，后釋放鐵夾，故D錯誤
E、試驗中，選擇一些清晰的點，測量紙帶上某些點間的距離即可，故E正確
F、根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能，故F正確
故選BCD
（2）①vB=

xAC

tAC

=

85.73-70.18

2×0.02

×10-2m/s=3.89m/s
②△EP=mg△h=1×9.8×77.76×10-2J=7.62J
△Ek=

1

2

mv

2 B

=

1

2

×1×3.892J=7.57J
③由勻變速運(yùn)動規(guī)律得：hBC-hAB=at2
故a=

hBC-hAB

t2

=

85.73-70.18

0.022

×10-2m/s2=9.75m/s²
（3）該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因是重錘和紙帶都受到阻力的作用，因此機(jī)械能有損失
答：（1）BCD　　　　　（2）①3.89m/s     ②7.62J    7.57J　　　�、�9.75 m/s²
（3）原因是重錘和紙帶都受到阻力的作用，因此機(jī)械能有損失

點評：驗證機(jī)械能守恒時不一定要用到初始點，截取其中一段即可，如用到初始點，則最初兩點間距離應(yīng)該約為2mm；本實驗不需測定重物質(zhì)量；本實驗由于系統(tǒng)誤差存在，機(jī)械能減少量必定大于動能增加量