Question

9．用如圖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，重錘拖著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．先釋放懸掛紙帶的夾子，再接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點間的距離；
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．
其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是BCD（將其選項對應(yīng)的字母填在橫線處）
（2）打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示，O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點（其他點未畫出）．已知打點計時器每隔0.02s打一點，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²．已知重物質(zhì)量m，則（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）：
①在紙帶上打下記數(shù)點B時的速度v=2.33m/s；
②在打點計時器打0～B計數(shù)點過程中系統(tǒng)功能的增量△E_K=2.71mJ，系統(tǒng)重力勢少量△E_P=2.74mJ．
（3）某同學(xué)利用這個裝置也可以粗略測量重力加速度的數(shù)值：讓重物從高處由靜止開始下落，重物拖著紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點痕進(jìn)行測量，并作出$\frac{1}{2}$v²-h圖象如圖，該同學(xué)測得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.6m/s²．

Answer 1

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，只有理解了這些才能真正了解具體實驗操作的含義．
減少的重力勢能△Ep=mgh，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，求出B點的速度大小，根據(jù)△E_k=$\frac{1}{2}$mv²可求出動能的增量．

解答 解：（1）B：將打點計時器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．
C：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錯誤．
D：開始記錄時，應(yīng)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，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故D錯誤．
故選：BCD．
（2）①利用勻變速直線運動的推論
v_B=$\frac{（0.3280-0.2350）m}{2×0.02}$=2.33 m/s
②E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=2.71m J
△E_k=E_kB-0=2.71m J
重力勢能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.28 J=2.74m J．
（3）據(jù)mgh=$\frac{1}{2}$mv²可知，$\frac{{v}^{2}}{2}$=gh，在$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖象中，斜率K=g，
據(jù)圖象可知g=$\frac{2.88}{0.30}$=9.6m/s²
故答案為：（1）BCD
（2）①2.33
②2.71m；2.74m
（3）9.6

點評 運用運動學(xué)公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留；只有明確了實驗原理以及實驗的數(shù)據(jù)測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓(xùn)練中加強練習(xí)．