Question

8．如圖為“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置示意圖．
某同學(xué)按照正確操作選的紙帶如圖所示，其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點，打點頻率為50Hz，該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中（單位：cm），重錘的質(zhì)量為m=0.1kg，重力加速度容=9.80m/s²．根據(jù)以上數(shù)據(jù)當打點計時器打到B點時，重物重力勢能的減少量為0.550J，動能的增加量為0.545J．（要求計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）說明為什么重物重力勢能的減少量稍大于動能的增加量：打點計時器與紙帶間有摩擦力．

（2）在實驗過程中，以下說法正確的是D（單項選擇題）
A．實驗中摩擦不可避免，紙帶越短克服摩擦做功越小 越短越好
B．實驗中用天平稱出重物的質(zhì)量是必不可少的步驟
C．測出重物下落時間t，通過計算出瞬時速度
D．若紙帶前面幾點較為密集且不清楚，可以舍去前面比較密集的點，合理選取一段打點比較清晰的紙帶，同樣可以驗證．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，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，從而得出動能的增加量，結(jié)合重力勢能減小量和動能增加量的關(guān)系分析誤差的原因．
（2）根據(jù)實驗的原理以及注意事項確定正確的操作步驟．

解答 解：（1）重物重力勢能的減小量△E_p=mgh=0.1×9.8×0.561J≈0.550J，B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.6280-0.4960}{0.04}$m/s=3.3m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.1×3．{3}^{2}$J≈0.545J．
重物重力勢能的減少量稍大于動能的增加量原因是打點計時器與紙帶間有摩擦力．
（2）A、實驗中摩擦不可避免，但是紙帶不是越短越好，故A錯誤．
B、實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測量重物的質(zhì)量，故B錯誤．
C、實驗中不能根據(jù)重物下落的時間，結(jié)合v=gt求解瞬時速度，否則就默認了機械能守恒，失去驗證的意義，故C錯誤．
D、若紙帶前面幾點較為密集且不清楚，可以舍去前面比較密集的點，合理選取一段打點比較清晰的紙帶，同樣可以驗證．故D正確．
故選：D．
故答案為：（1）0.550，0.545，打點計時器與紙帶間有摩擦力，（2）D．

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．