Question

（1)在用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，某同學列舉了該實驗的幾個步驟，其中不正確或沒有必要的是________(填序號即可)

A．正確安裝好實驗儀器

B．將打點計時器接到學生電源直流輸出端上

C．用天平測出下落重物的質(zhì)量，且精確到0.01 kg

D．為了使打出來的第一個點清晰，應該先釋放紙帶再接通打點計時器電源開關   

E．為了防止重物掉到地上，需要在其落地以前用手接住

F．在紙帶上離起始點較遠的地方選擇幾個連續(xù)的點，測出它們距起始點的距離

(2)某個小組的三位同學按照正確的操作選得紙帶如圖.其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點．該同學用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，已知當?shù)氐闹亓�加速�?i>g＝9.80 m/s²，打點計時器所用電源頻率為f＝50 Hz，設重錘質(zhì)量為1.00 kg.

①甲同學發(fā)現(xiàn)，圖中的B是除起始點外打點計時器打下的第n個點．因此他用v_B＝ngT(T是打點計時器的打點周期)計算B點對應時刻物體的速度，這樣得到的結(jié)果是重力勢能的減少量________動能的增加量(填“大于”、“小于”，或“等于”)．

②乙同學認為，可以利用O點到B點的距離h_B計算B點對應時刻物體的速度v_B＝.這樣得到的結(jié)果是重力勢能的減少量________動能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”)．

③丙同學用AC段的平均速度作為跟B點對應的物體瞬時速度，若h_A＝9.51 cm，h_B＝12.42 cm，h_C＝15.70 cm，則丙同學算得該段重錘重力勢能的減少量為________J(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字，下同)，而動能的增加量為________J，這樣得到的結(jié)果是重力勢能的減少量________動能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”)．

④若你是指導老師，你認為三個同學的數(shù)據(jù)處理方法中合理的是________．(選填“甲”“乙”“丙”此空為不定項選擇)

 

Answer 1

【答案】

(1)BCDE　(2)①小于　②等于�、�1.22　1.20　大于�、鼙�

【解析】(1)將打點計時器接到學生電源的低壓交流輸出端，故B不正確；因為我們是比較mgh、mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平．故C沒有必要．開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，故D不正確; 為了防止重物掉到地上，需要在其落地以前用手接住會砸傷手，所以不用，重錘下面都有保護的膠墊。E沒必要；

(2)①甲同學直接按自由落體計算的瞬時速度，而實際有空氣阻力和摩擦力加速度會小于g，所以這樣計算的速度偏大，所以重力勢能的減少量小于動能的增加量；②乙同學直接利用高度按照勻加計算速度，相當于是利用重力勢能求動能，結(jié)果是相等的，但這種求法是錯誤的；③重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.1242 m J=1.22m  J；利用勻變速直線運動的推論得：== =1.55m/s     E_kC=mv_C²=1.20m  J

由于實驗過程中摩擦阻力的存在，重力勢能有一部分轉(zhuǎn)化給了摩擦阻力做功產(chǎn)生的內(nèi)能．重力勢能的減少量大于動能的增加量;

④任何實驗都存在誤差，只要實驗步驟操作正確，盡量減小誤差即可，三個同學的數(shù)據(jù)處理方法中合理的是丙．(

思路分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

試題點評：該題主要考查了驗證機械能守恒定律的實驗的操作步驟和運用運動學規(guī)律、功能關系去處理實驗數(shù)據(jù)的能力．