Question

17．在驗證機械能守恒定律的實驗中：
（1）下列實驗操作順序正確合理的一項是B（填序號）
A．先將固定在重物上的紙帶穿過打點計時器，再將打點計時器固定在鐵架臺上
B．先用手提著紙帶，使重物靜止在打點計時器下方，再接通電源
C．先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時器的電源
D．先取下固定在重物上的打好點的紙帶，再切斷打點計時器的電源
（2）質(zhì)量 m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖1所示，相鄰計數(shù)點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s²．則 （保留3位有效數(shù)字）：
①打點計時器打下計數(shù)點B時，重錘的速度v_B=0.973m/s；
②從點O到打下計數(shù)點B的過程中，重錘重力勢能的減小量△E_p=0.476J，動能的增加量△E_k=0.473J；
③實驗結(jié)論是在實驗誤差允許范圍內(nèi)，重錘下落過程中機械能守恒．
（3）在用如圖2所示的裝置做“探究動能定理”的實驗時，下列說法正確的是AC
A．通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值
B．通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值
C．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度
D．通過打點計時器打下的紙速來測定小車加速過程中獲得的平均速度

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．
用橡皮筋拉小車探究功與速度變化的關(guān)系，必須平衡摩擦力，讓小車的速度增加僅僅是橡皮筋做功的結(jié)果；我們通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變做功的多少，不用測量變力；小車的速度是加速段獲得的最大速度即以后的勻速段的速度．

解答 解：（1）A、應(yīng)先將打點計時器固定在鐵架臺上，再將紙帶穿過打點計時器，最后將紙帶固定在重物上，故A錯誤；
B、先用手提著紙帶，使重物靜止在打點計時器下方，再接通電源，然后釋放重物，故B正確；
C、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C錯誤；
D、實驗結(jié)束應(yīng)立即切斷電源以防儀器的損壞，然后再取下固定在重物上的打好點的紙帶，故D錯誤．
故選：B．
（2）①利用勻變速直線運動的推論得：
v_B=$\frac{（0.0702-0.0313）m}{2×0.02s}$=0.973m/s
②重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0486m J=0.476  J．
動能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B^2-0=0.473 J
③實驗結(jié)論是在實驗誤差允許范圍內(nèi)，重錘下落過程中機械能守恒．
（3）AB、橡皮筋拉小車時的作用力是變力，我們不能求變力做功問題，但選用相同的橡皮筋，且伸長量都一樣時，橡皮條數(shù)的關(guān)系就是做功多少的關(guān)系，因此，可以不需求出變力功的大小，就知道功的關(guān)系．所以A正確，B錯誤；
CD、當(dāng)橡皮筋做功完畢小車應(yīng)獲得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小車以后要做勻速運動，相鄰兩點間的距離基本相同．所以計算小車速度應(yīng)該選擇相鄰距離基本相同的若干個點作為小車的勻速運動階段，用這些點計算小車的速度．故C對D錯誤．
綜上可知A、C正確．
故選：AC
故答案為：（1）B
（2）①0.973；②0.476；0.473 ③在實驗誤差允許范圍內(nèi)，重錘下落過程中機械能守恒
（3）AC

點評 （1、2）該題主要考查了驗證機械能守恒定律的實驗的操作步驟和運用運動學(xué)規(guī)律、功能關(guān)系去處理實驗數(shù)據(jù)的能力．
正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．
（3）本題關(guān)鍵是結(jié)合探究功與速度變化關(guān)系的實驗原理進行分析，如本實驗中，明確小車的運動情況，先加速，再勻速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運動，故需要測量勻速階段的速度．這是一道考查探究功與速度變化的關(guān)系的基礎(chǔ)題，是一道容易出錯的題目．同學(xué)們在學(xué)習(xí)中應(yīng)注意實驗的細(xì)節(jié)．