Question

18．（1）在驗證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗中，如下操作中錯誤的CD．
A．打出幾條紙帶，選出點(diǎn)跡清晰的紙帶備用
B．重錘的質(zhì)量應(yīng)盡可能大些
C．實(shí)驗中必須用天平測出重錘的質(zhì)量
D．實(shí)驗中必須先釋放紙帶再接通電源
（2）在驗證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗中，某次實(shí)驗打出的紙帶如圖所示，其中A、B為打下的第1、2個點(diǎn)，D、E、F為連續(xù)取出的計數(shù)點(diǎn)，測得D、E、F到A的距離分別為x₁、x₂、x₃，設(shè)計數(shù)點(diǎn)D、E、F兩點(diǎn)間的時間間隔為T，重錘質(zhì)量為m，實(shí)驗地點(diǎn)重力加速度為g．一位學(xué)生想從紙帶上驗證打下A點(diǎn)到打下E點(diǎn)過程中，重錘的機(jī)械能守恒，具體做法如下：

①打下E點(diǎn)時重錘的速度v_E=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$．
②重錘重力勢能減少量△E_P=mgx₂，動能增量△E_K=$\frac{m（{x}_{3}-{x}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
③比較△E_P和△E_K發(fā)現(xiàn)，重錘重力勢能的減少量△E_P大于動能的增加量△E_K，造成這一誤差的原因摩擦阻力對重錘做負(fù)功或重錘和紙帶受空氣阻力和摩擦力作用．

Answer 1

分析 正確解答本題需要掌握：理解該實(shí)驗的實(shí)驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點(diǎn)計時器的使用；理解實(shí)驗中的注意事項以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對于任何實(shí)驗注意從實(shí)驗原理、實(shí)驗儀器、實(shí)驗步驟、實(shí)驗數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗注意事項這幾點(diǎn)去搞清楚．
根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點(diǎn)的瞬時速度，從而求出動能的增加量．
該實(shí)驗的誤差主要來源于紙帶和打點(diǎn)計時器的摩擦以及空氣阻力的存在．

解答 解：（1）A、打出幾條紙帶，選出點(diǎn)跡清晰的紙帶備用，故A正確；
B、重物的質(zhì)量應(yīng)盡可能大些，這樣可以減小阻力引起的誤差，故B正確；
C、等式兩邊的質(zhì)量可以約去，因此不一定需要天平，故C錯誤；
D、打點(diǎn)計時器運(yùn)用時，都是先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，D錯誤；
本題選擇錯誤的，故選：CD；
（2）①根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度得：
E點(diǎn)的瞬時速度：v_E=$\frac{{x}_{DF}}{2T}$=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$
②從A點(diǎn)到E點(diǎn)過程中，重力勢能的減小量為：△E_P=mgx₂
則動能增量為：△E_K=$\frac{1}{2}$mv_E²=$\frac{m（{x}_{3}-{x}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$
③重錘重力勢能的減少量△E_P大于動能的增加量△E_K，造成這一誤差的原因是摩擦阻力對重錘做負(fù)功或重錘和紙帶受空氣阻力和摩擦力作用．
故答案為：（1）CD；（2）①$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$；②mgx₂；$\frac{m（{x}_{3}-{x}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；③摩擦阻力對重錘做負(fù)功或重錘和紙帶受空氣阻力和摩擦力作用．

點(diǎn)評 運(yùn)用運(yùn)動學(xué)公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實(shí)驗的常規(guī)問題．
要知道紙帶通過時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢能有相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．