Question

17．某同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）他進(jìn)行了如下操作，其中沒有必要進(jìn)行的步驟是C，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是B．
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器材
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到學(xué)生電源的“直流輸出”上
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量
D．先接通電源，后釋放紙帶
（2）安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作．從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖2所示．在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為h_A、h_B、h_C．設(shè)重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T．為了驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過程中機(jī)械能是否守恒，需要計(jì)算出從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重錘重力勢(shì)能的減少量△E_p=$mg{h}_{B}^{\;}$，動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}m（\frac{{h}_{C}^{\;}-{h}_{A}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}$（用題中所給字母表示）．

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重錘重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，關(guān)于這個(gè)誤差下列說法正確的是C．
A．該誤差屬于偶然誤差，主要由于存在空氣阻力和摩擦阻力引起的
B．該誤差屬于偶然誤差，主要由于沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法造成的
C．該誤差屬于系統(tǒng)誤差，主要由于存在空氣阻力和摩擦阻力引起的
D．該誤差屬于系統(tǒng)誤差，主要由于沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法造成的．

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)，只有理解了這些才能真正了解具體實(shí)驗(yàn)操作的含義．
（2）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量．
（3）重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量屬于系統(tǒng)誤差，通過減小阻力的影響可以減小系統(tǒng)誤差．

解答 解：（1）C：因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}m{v}_{\;}^{2}$的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒有必要．
B：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B操作不當(dāng)．
（2）重錘重力勢(shì)能的減少量為：|△E_p|=mgh_B，
B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}^{\;}=\frac{{h}_{C}^{\;}-{h}_{B}^{\;}}{2T}$
動(dòng)能的增量$△{E}_{k}^{\;}=\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}=\frac{1}{2}m（\frac{{h}_{C}^{\;}-{h}_{A}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}$
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量，這個(gè)誤差是系統(tǒng)誤差，無法避免，可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差．故選：C
故答案為：（1）C；B
（2）mgh_B；$\frac{1}{2}m{（\frac{{{h_C}-{h_A}}}{2T}）^2}$
（3）C

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，會(huì)通過原理確定器材，以及掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度的大小，關(guān)鍵是勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的運(yùn)用．