Question

在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量m=1.00㎏的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點．如圖所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，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打一次點，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.8m/s²．那么：

（ 1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照實驗原理裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；
C．釋放懸掛紙帶的夾子，再接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
D．測量紙帶上某些點間的距離；
E．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．其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是

BC

 
（2）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點和

B

點來驗證機械能守恒定律；
（3）從O點到所取點，重物重力勢能減少量△E_P=

1.88

J，動能增加量△E_k=

1.84

J；（結(jié)果取3位有效數(shù)字）
（4）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增  加，其原因主要是

重物下落過程中受到阻力

．

Answer 1

分析：（1）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．
（2）該實驗的原理是驗證物體下降的距離從O點到B點，動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等．
（3）根據(jù)△E_p=mg△h求重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而求出動能的增加量．
（4）因存在阻力，導(dǎo)致重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加．

解答：解：（1）B：將打點計時器接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．
C：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C錯誤．
本題選擇錯誤的，故選：BC．
（2）因為通過某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度可以求出B點的速度，所以取圖中O點到B點來驗證機械能守恒定律．
（3）重物重力勢能的減少量△E_p=mg△h=9.80×0.192=1.88J．
B點的速度v_B=

xAC

2T

=

0.2323-0.1555

0.04

m/s=1.92m/s，
則B點的動能E_KB=

1

2

mv_B²=

1

2

×1×1.922=1.84J．所以動能的增加量△E_k=1.84J．
（4）在驗證機械能守恒定律的實驗中，因存在摩擦阻力，導(dǎo)致重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加．
故答案為：（1）BC；�。�2）B；（3）1.88，1.84；　（4）重物下落過程中受到阻力．

點評：解決本題的關(guān)鍵知道驗證機械能守恒定律的實驗原理，掌握重力勢能減小量和動能增加量的求法．
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．