Question

12．用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，打點計時器在重物拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，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材
B．將打點計時器接到交流電源上
C．用天平測量出重物的質量
D．先松手釋放紙帶，再接通電源
E．選擇合適的紙帶，測量打出的紙帶上某些點到第一點之間的距離
F．根據(jù)測量的結果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能
上述操作中沒有必要進行的或者操作錯誤的步驟是CD（填入相應的字母）．
（2）若實驗中所用重物質量為m，打出的紙帶如圖2所示（O點為開始下落點，O點與A點間其他點未畫出），對應數(shù)值表示該點到O點的距離，打點的時間間隔為0.02s，則從O點開始下落起至C點，重物的重力勢能減小量|△E_p|=2.28m J，重物的動能增加量|△E_k|=2.25mJ．（g=9.8m/s²，結果取3位有效數(shù)字）
實驗結論是：重物下落過程中機械能守恒．

Answer 1

分析 （1）通過實驗的原理確定需要測量的物理量，從而確定不需要的測量步驟．實驗時，打點計時器應接交流電源，先接通電源，再釋放紙帶．
（2）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）因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平．故C沒有必要．
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，會對實驗產生較大的誤差，故D錯誤．
故選：CD；
（2）利用勻變速直線運動的推論
v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.2769-0.1920}{0.04}$=2.12m/s，
重錘的動能E_Kc=$\frac{1}{2}$mv_c²=$\frac{1}{2}$×m×2.12²=2.25mJ
從開始下落至B點，重錘的重力勢能減少量△E_p=mgh=m×9.8×0.2323J=2.28mJ．
由上數(shù)據(jù)可知，在誤差允許范圍內，重錘機械能守恒；
故答案為：（1）CD；（2）2.28m，2.25m，重物下落過程中機械能守恒．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，通過原理確定所需測量的物理量，以及知道實驗中的注意事項，在平時的學習中，需加以總結．