Question

7．某同學(xué)利用如圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律．

（1）下面列舉了該實驗的幾個實驗步驟，其中沒有必要或者操作不當(dāng)?shù)氖茿D
A．用天平測出下落重物的質(zhì)量
B．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上
C．將打點計時器接到交流電源的輸出端
D．應(yīng)先釋放紙帶再接通打點計時器電源的開關(guān)
（2）實驗中，質(zhì)量m=1.00kg的重物自由下落，在紙帶上打出了一系列的點．?dāng)?shù)據(jù)如圖乙所示，相鄰兩點間的時間間隔為0.02s，g取9.80m/s²．求
①紙帶O端與重物相連（選填O或C）；
②從打下點O到打下點B的過程中，物體重力勢能的減少量△E_p=0.48J，動能的增加量△E_k=0.47J；（兩空均保留兩位有效數(shù)字）
③根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出的實驗結(jié)論是在實驗誤差允許范圍內(nèi)，重物下落過程中機械能守恒．

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．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）A、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A沒有必要；
B、將打點計時器豎直固定在鐵架臺上，故B正確；
C、將打點計時器接到交流電源的輸出端，故C正確；
D、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D錯誤．
故選：AD．
（2）①從紙帶上可以看出0點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，所以應(yīng)該先打出0點，而與重物相連的紙帶在下端，應(yīng)該先打點．所以紙帶的O端應(yīng)與重物相連．
②重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0486m J=0.48 J．
利用勻變速直線運動的推論
v_B=$\frac{0.0702-0.0313}{2×0.02}$=0.97m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×$（0.97）²=0.47  J．
③根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出的實驗結(jié)論是在實驗誤差允許范圍內(nèi)，重物下落過程中機械能守恒．
故答案為：（1）AD
（2）①O
②0.48；0.47
③在實驗誤差允許范圍內(nèi)，重物下落過程中機械能守恒．

點評 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．
要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留