Question

3．在“驗證機械能守恒定律”的一次實驗中，質(zhì)量m=1kg的重物自由下落，電火花打點計時器在紙帶上打出一系列的點，如圖所示（相鄰記數(shù)點時間間隔為0.02s）．

（1）關(guān)于實驗過程，下列說法正確的有BC．
A．選用4～6V交流電源
B．選擇體積小，質(zhì)量大的重物
C．為獲得清晰的紙帶，可以用雙層紙帶夾著墨粉盤進行實驗
D．若先釋放重物，后接通電源，打出的紙帶無法進行實驗驗證
（2）打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度v_B=1.55m/s；（保留三位有效數(shù)字）
（3）從起點O到打下計數(shù)點B的過程中物體的重力勢能減少量△E_P=1.22J，此過程中物體動能的增加量△E_k=1.20J；由此得到的實驗結(jié)論是重物的機械能守恒（填“重物的機械能守恒”或“重物的機械能不守恒”）．（g取9.80m/s²，所有計算保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及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B點的速度．
（3）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)B點的速度得出動能的增加量，通過比較得出實驗的結(jié)論．

解答 解：（1）A、電火花打點計時器使用220V的交流電源，故A錯誤．
B、為了減小阻力的影響，重物選擇質(zhì)量大一些，體積小一些的，故B正確．
C、為獲得清晰的紙帶，可以用雙層紙帶夾著墨粉盤進行實驗，故C正確．
D、實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放重物，故D錯誤．
故選：BC．
（2）B點的瞬時速度為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1572-0.0951}{0.04}$m/s=1.55m/s．
（3）從起點O到打下計數(shù)點B的過程中物體的重力勢能減少量為：△E_P=mgh=1×9.8×0.1242J≈1.22J
動能的增加量為：△E_k=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.5{5}^{2}J≈$1.20J．
可知在誤差允許的范圍內(nèi)，重物的機械能守恒．
故答案為：（1）BC，（2）1.55，（3）1.22，1.20J，重物的機械能守恒．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及注意事項，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．