Question

3．關(guān)于驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)，下面列出一些實(shí)驗(yàn)步驟：
A．用天平稱出重物和夾子質(zhì)量
B．在三條紙帶中選出較好的一條
C．將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，處于靜止?fàn)顟B(tài)
D．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)到6V（電源不接通）
E．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用鐵夾固定放到桌邊的鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)限位孔在同一豎直面內(nèi)
F．在紙帶上選取兩個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)論，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告．
G．用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間
H．接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶
I．切斷電源，更換紙帶，重新進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)
（1）對(duì)于本實(shí)驗(yàn)以上步驟中，不必要的有A、G；  正確步驟的合理順序是EDCHIBF （填寫代表字母）．
（2）若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m=1kg．打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重物速度v_B=0.59m/s，重物動(dòng)能E_k=0.17J．（g取9.8m/s²）

（3）根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以$\frac{v^2}{2}$為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是圖中的A

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定實(shí)驗(yàn)所需測(cè)量的物理量，從而確定不必要的步驟，根據(jù)按照器材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理的順序排列操作步驟．
（2）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出重物的動(dòng)能．
（3）根據(jù)機(jī)械能守恒得出$\frac{{v}^{2}}{2}-h$的表達(dá)式，從而確定正確的圖線．

解答 解：（1）驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，表達(dá)式的兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不必要測(cè)量重物和夾子的質(zhì)量．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量時(shí)間，所以不需用秒表測(cè)量重物的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．故不必要的步驟為：AG．
實(shí)驗(yàn)時(shí)，先安裝器材，步驟順序?yàn)椋篍DC，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，步驟順序?yàn)椋篐I，最后是數(shù)據(jù)處理，順序?yàn)锽F．所以操作步驟為：EDCHIBF．
（2）B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（31.4-7.8）×1{0}^{-3}}{0.04}m/s=0.59m/s$．則重物的動(dòng)能${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.5{9}^{2}$≈0.17J
（3）根據(jù)機(jī)械能守恒得，mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，知$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$，即圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線．故A正確．
故答案為：（1）A、G    EDCHIBF     
（2）0.59 m/s　 0.17 J    （3）A

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，利用圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)注意從物理角度找出兩個(gè)物理變量的關(guān)系表達(dá)式．