Question

11．用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，有輸出電壓為6V、頻率為50Hz的交流電和輸出電壓為6V的直流電兩種．質量為0.300kg的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，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．（g=9.8m/s²）
下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到輸出電壓為6V的直流電上；
C．松開手釋放紙帶，然后接通電源開關，打出一條紙帶；
D．更換紙帶重做幾次，選擇清晰的紙帶進行測量；
E．根據(jù)測量的結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．
（1）指出其中操作不當?shù)膬蓚�步驟，將其對應的字母序號填在右邊的橫線處B：打點計時器應該使用交流電；C：應該先通電再釋放紙帶．
（2）實驗中得到如圖乙所示的紙帶，根據(jù)紙帶可計算得知，重錘從B點到D點過程中重力勢能減少量等于0.271J．（結果保留三位有效數(shù)字）
（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢能總是大于重錘動能的增加量，其原因主要是實驗過程中存在摩擦阻力．

Answer 1

分析 （1）對于實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
（2）根據(jù)功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．
（3）重物下落過程中不可避免的受到阻力作用，重力勢能不可能全部轉化為動能，這是誤差的主要來源．

解答 解：（1）操作中的錯誤步驟：B：打點計時器應該使用交流電；C：應該先通電再釋放紙帶
（2）重錘從B點到D點過程中重力勢能減少量為：△E_p=mgx_BD=0.3×9.8×（4.42+4.80）×10^-2J=0.271J．
（3）重錘減少的重力勢能總是大于重錘動能的增加量，原因是實驗過程中存在摩擦阻力，使得減小的重力勢能一部分轉化為內能．
故答案為：（1）B：打點計時器應該使用交流電；C：應該先通電再釋放紙帶
（2）0.271
（3）實驗過程中存在摩擦阻力

點評 只有明確了實驗原理以及實驗的數(shù)據(jù)測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓練中加強練習．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)下降的高度求出重力勢能的減小量．