Question

9．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)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(kāi)始落下，重錘從拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能定恒定律．

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；
D．固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連著重錘的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
E．先接通電源，后松開(kāi)紙帶，開(kāi)始打點(diǎn)．并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點(diǎn)紙帶
F．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；
G．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．
指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行或操作錯(cuò)誤的步驟是BCD
（2）在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為m=1.00kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)．如圖所示為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)A、B、C為從合適位置開(kāi)始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)（其他點(diǎn)未畫出）．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²．那么
a．紙帶的左端（選填“左”或“右”）與重物相連；
b．從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物重力勢(shì)能減少量△E_p=1.88J，動(dòng)能增加量△E_k=1.84J（結(jié)果取3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，只有理解了這些才能真正了解具體實(shí)驗(yàn)操作的含義．
（2）物體運(yùn)動(dòng)速度漸漸變大，故打點(diǎn)間距應(yīng)變大；重物重力勢(shì)能減少量為mgh，$\frac{1}{2}$ mv²，即可求解．

解答 解：（1）B、應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上，故B操作不恰當(dāng)；
C、因?yàn)槲覀兪潜容^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(méi)有必要；
D、開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(kāi)紙帶讓重錘下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差．故D操作不恰當(dāng)；
故選：BCD．
（2）下落過(guò)程為勻加速運(yùn)動(dòng)，物體運(yùn)動(dòng)速度漸漸變大，故打點(diǎn)間距應(yīng)變大，所以紙帶的左端與重物相連；
從O到B的距離：h=19.20cm；
B的速度為：v=$\frac{0.2323-0.1555}{2×0.02}$m/s=1.92m/s
故有：△E_P=mgh=1.00×9.80×19.20×10^-2J=1.88J
△E_k=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{1}{2}$×1.00×1.92²J=1.84J
故答案為：（1）BCD； （2）左，1.88，1.84．

點(diǎn)評(píng) 只有明確了實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)測(cè)量，才能明確各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作的具體含義，這點(diǎn)要在平時(shí)訓(xùn)練中加強(qiáng)練習(xí)．
驗(yàn)證機(jī)械能守恒只要驗(yàn)證mgh=$\frac{1}{2}$m（v²-v₀²），故不用測(cè)定質(zhì)量，但要知道高度差和速度值，由于摩擦影響，動(dòng)能增加量要小于重力勢(shì)能減小量．