Question

12．用圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，所用交流電源的頻率為50Hz，得到如圖乙所示的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為s₀=19.00cm，點(diǎn)A、C間的距離為s₁=8.36cm，點(diǎn)C、E間的距離為s₂=9.88cm，g取9.8/s²

（1）下列做法正確的有AD
A．圖甲中的兩限位孔必須在同一豎直線上
B．實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量出重錘的質(zhì)量
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放手松開紙帶再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
D．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用密度較大的重錘
（2）若重錘質(zhì)量為m．選取O、C兩點(diǎn)為初末位置研究機(jī)械能守恒．重物減少的重力勢(shì)能是2.68mJ，打下C點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能是2.59mJ．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)中，重物減小的重力勢(shì)能總是略大于增加的動(dòng)能，寫出一條產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是重物受到的空氣阻力或紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力．

Answer 1

分析 （1）了解實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)后分析解答．
（2）重物減少的重力勢(shì)能為mgh，根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小等于該過程中的平均速度，可以求出打下記數(shù)點(diǎn)C時(shí)的速度大小，從而求出動(dòng)能；
（3）由于空氣阻力和摩擦力阻力的作用重物減小的重力勢(shì)能總是略大于增加的動(dòng)能．

解答 解：（1）A、為了減小紙帶與限位孔之間的摩擦圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線，故A正確．
B、因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去，不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源再放手松開紙帶，故C錯(cuò)誤．
D、實(shí)驗(yàn)供選擇的重物應(yīng)該相對(duì)質(zhì)量較大、體積較小的物體，這樣能減少摩擦阻力的影響，故D正確．
故選：AD．
（2）重物減少的重力勢(shì)能為：
△E_p=mgh=mg（s₀+s₁）=m×9.8m/s²×（19.00+8.36）×10^-2m≈2.68mJ
v_C=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}=\frac{0.0836+0.0988}{0.08}$=2.28m/s
則打下C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為${E}_{KC}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}$=$\frac{1}{2}m×{（2.28）}^{2}=2.59m$J
（3）由于阻力的作用重物減小的重力勢(shì)能總是略大于增加的動(dòng)能，這里的阻力主要來源于重物受到的空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力．
故答案為：（1）AD；（2）2.68m，2.59m；（3）重物受到的空氣阻力或紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力

點(diǎn)評(píng) 本題考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理方法，以及有關(guān)誤差分析，要學(xué)會(huì)根據(jù)可能產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析．