Question

18．在利用重錘下落驗證機械能守恒定律的實驗中：
（1）下面敘述不正確的是ACD
A、應該用天平稱出物體的質(zhì)量．
B、應該選用點跡清晰第一、二兩點間的距離接近2mm的紙帶．
C、操作時應先放紙帶再通電．
D、電磁打點計時器應接在電壓為220V的直流電源上．
（2）如圖是實驗中得到的一條紙帶．已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，當?shù)氐闹亓�加速�?nbsp;g=9.80m/s²，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg，紙帶上第0、1兩點間距離接近2mm，A、B、C、D是連續(xù)打出的四個點，它們到0點的距離如圖所示．則由圖中數(shù)據(jù)可知，打點計時器打下計數(shù)點C時，物體的速度V_C=3.90m/s；重物由0點運動到C點的過程中，重力勢能的減少量等于7.62J，動能的增加量等于7.61J（取三位有效數(shù)字）．

（3）實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)動能增量不等于重力勢能的減少量；造成這種現(xiàn)象的主要原因是C
A．選用的重錘質(zhì)量過大
B．數(shù)據(jù)處理時出現(xiàn)計算錯誤
C．空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力
D．實驗時操作不夠細，實驗數(shù)據(jù)測量不準確．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理和操作中的注意事項確定正確的操作步驟．
（2）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C點的速度，從而求出動能的增加量．根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．
（3）實驗中由于阻力的存在，重力勢能的減小量要略大于動能的增加量．

解答 解：（1）A、驗證機械能守恒定律，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要測量質(zhì)量，故A錯誤．
B、根據(jù)x=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$知，應該選用點跡清晰第一、二兩點間的距離接近2mm的紙帶誤差較小，故B正確．
C、實驗時應先接通電源，再釋放紙帶，故C錯誤．
D、電磁打點計時器應接在電壓為4-6V的交流電源上，故D錯誤．
本題選不正確的，故選：ACD．
（2）C點的瞬時速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.8578-0.7018}{0.04}m/s$=3.90m/s，重物由0點運動到C點的過程中，重力勢能的減少量等于△E_p=mgh=1×9.8×0.7776J≈7.62J，動能的增加量等于$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×1×3.9{0}^{2}$≈7.61J．
（3）實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)動能增量不等于重力勢能的減少量；造成這種現(xiàn)象的主要原因是空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力．故選：C．
故答案為：（1）ACD；（2）3.90，7.62，7.61；（3）C．

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)、誤差分析等，會起到事半功倍的效果；并運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．