Question

右圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點(diǎn)計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、導(dǎo)線、開關(guān)．回答下列問題：
（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有

BC

．（填入正確選項(xiàng)前的字母）
A．秒表                    B．刻度尺
C．0～6V的交流電源        D．0～6V的直流電源
（2）實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有

紙帶與打點(diǎn)計時器之間有摩擦阻力

、

刻度尺測量下落高度時有誤差

．（寫出兩個原因）
（3）若已知打點(diǎn)計時器的電源頻率為50Hz、當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.80m/s²，重物質(zhì)量為m kg，實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，其中O為第一個點(diǎn)，A、B、C為另外3個連續(xù)點(diǎn)，由圖中數(shù)據(jù)，可知重物由0點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)重力勢能減少量△E_P=

7.62m

J，動能增量△E_K=

7.59m

J，得出的結(jié)論是

在誤差允許的范圍內(nèi)，物體的機(jī)械能守恒

．（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
（2）只要涉及到數(shù)據(jù)的測量就有一定有偶然誤差產(chǎn)生，同時該實(shí)驗(yàn)中由于不可避免的存在摩擦阻力，因此會有誤差產(chǎn)生；
（3）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計算出打出某點(diǎn)時紙帶運(yùn)動的瞬時速度，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）通過打點(diǎn)計時器計算時間，故不需要秒表，打點(diǎn)計時器應(yīng)該與交流電源連接，需要刻度尺測量紙帶上兩點(diǎn)間的距離，故AD錯誤，BC正確．
故選BC．
（2）只要涉及到數(shù)據(jù)的測量就有一定有偶然誤差產(chǎn)生，同時該實(shí)驗(yàn)中由于不可避免的存在摩擦阻力，因此會有誤差產(chǎn)生，故產(chǎn)生誤差的原因可能有：紙帶與打點(diǎn)計時器之間有摩擦阻力，刻度尺測量下落高度時有誤差．
故答案為：紙帶與打點(diǎn)計時器之間有摩擦阻力，刻度尺測量下落高度時有誤差．
（3）重力勢能的減小量等于重力所做功，故可知重物由0點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)重力勢能減少量△E_P=mgh=0.776×9.80m=7.62mJ；
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中，時間中點(diǎn)的瞬時速度等于該過程中的平均速度有：
vB=

xAC

2T

=

(0.8576-0.7018)m

2×0.02s

=3.895m/s
動能增量為：
△Ek=

1

2

m

v

2 B

=7.59mJ
由計算可知，動能的增量和重力勢能的減小量基本相等，故在誤差允許的范圍內(nèi)，物體的機(jī)械能守恒．
故答案為：7.62m；7.59m；在誤差允許的范圍內(nèi)，物體的機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評：明確實(shí)驗(yàn)原理，運(yùn)用運(yùn)動學(xué)公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題；要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．