Question

13．某同學(xué)用如圖1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，輸出電壓可為6v的交流電或直流電．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)械能守恒定律．
（1）他進(jìn)行了下面幾個操作步驟：
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．先接通電源，后釋放紙帶；
E．在紙帶上選取計數(shù)點，并測量計數(shù)點間的距離；
F．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．
其中沒有必要進(jìn)行的步驟是C，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是B．
（2）實驗中，他挑出一條點跡清晰的紙帶進(jìn)行測量分析，如圖2所示．其中O點為起始點，A、B、C、D、E、F為六個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.02s．根據(jù)這些數(shù)據(jù)，當(dāng)打點計時器打B點時重錘的速度v_B=1.84m/s．（保留三位有效數(shù)字）

（3）他根據(jù)紙帶算出各點的速度v，測量出下落距離h，并以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫出圖象，圖象應(yīng)是圖3中的B．

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，只有這樣才能明確每步操作的具體含義．根據(jù)重力做功和重力勢能的關(guān)系可以求出重力勢能的減小量；勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，由此求出B點的速度，進(jìn)一步可以求出重錘動能的增加量．

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，操作不當(dāng)．
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沒有必要．
（2）勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，由此可以求出B點的速度大小為：
v_B=$\frac{0.2166-0.1432}{2×0.02}$=1.84m/s
（3）不考慮阻力的影響；根據(jù)$\frac{1}{2}$v²=gh，可知，圖象應(yīng)為過原點的直線，B正確、ACD錯誤．
故答案為：（1）C，B；
（2）1.84；
（3）B．

點評 解答實驗問題的關(guān)鍵是明確實驗原理、實驗?zāi)康模�了解具體操作．掌握動能變化量和重力勢能減小量的求法，知道某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度．