Question

5．用如圖1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，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．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并計算，即可驗證機械能守恒定律．

（1）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．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，立即接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測量紙帶上某些點間的距離；
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．
其中沒有必要進行的或者操作不當?shù)牟襟E是BCD（將其選項對應的字母填在橫線處）
（2）在一次實驗中，質(zhì)量m的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖2所示（相鄰計數(shù)點時間間隔為0.02s），單位cm．那么：
①紙帶的左（選填“左”或“右”）端與重物相連；
②從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是△E_p=0.49mJ，此過程中物體動能的增加量△E_k=0.48mJ （g取9.8m/s²）．

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）
B、將打點計時器應接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．
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錯誤．
D、開始記錄時，應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．
沒有必要進行的或者操作不當?shù)牟襟E是BCD．
（2）①重物做加速運動，所以開始兩點間位移間隔較小，則紙帶的左端與重物相連
②從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是△E_p=mghOB=m×9.8×0.0501=0.49m，
B點速度v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$=0.98m/s．
此過程中物體動能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$$m{v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}×m×0.9{8}^{2}$=0.48m
故答案為：（1）BCD；（2）①左；②0.49m； 0.48m．

點評 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．
要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．