Question

1．某同學利用如圖1所示的打點計時器打出的紙帶來驗證機械能守恒定律．該同學在實驗中得到一條紙帶，如圖2所示，在紙帶的中間部分上取6個計數(shù)點，兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=0.02s．其中1、2、3點相鄰，4、5、6點相鄰，在3點和4點之間還有若干個點．s₁是l、3兩點的距離，s₃是4、6兩點的距離，s₂是2、5兩點的距離．

（1）實驗中，下列做法不正確的有B．
A．打點計時器應接在交流電源上
B．實驗時應先松開紙帶，然后迅速打開打點計時器
C．紙帶應理順，穿過限位孔并保持豎直
D．實驗時所選重物不能太輕
（2）測s_l、s₂、s₃后，點2速度的表達式為v₂=$\frac{{s}_{1}}{2T}$．
（3）該同學測得的數(shù)據(jù)是s₁=4.00cm，s₂=16.00cm，s₃=8.00cm，重物（已知質(zhì)量為1kg）從點2運動到點5過程中，動能增加量為1.50J，重力勢能減少量為1.57J．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字，重力加速度g=9.8m/s²）
（4）形成第（3）問計算結(jié)果中誤差的主要來源是存在阻力，克服阻力做功．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定不正確的操作步驟．
（2）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計數(shù)點2的瞬時速度．
（3）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點2、點5的速度，從而得出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．
（4）根據(jù)動能增加量和重力勢能減小量之間的關系分析誤差的來源．

解答 解：（1）A、打點計時器使用交流電源，故A正確．
B、實驗時應先接通電源，再釋放紙帶，故B錯誤．
C、為了減小紙帶與限位孔的摩擦，紙帶應理順，穿過限位孔并保持豎直，故C正確．
D、為了減小阻力的影響，重物應選擇質(zhì)量大一些的，體積小一些的，故D正確．
本題選不正確的，故選：B．
（2）點2速度的表達式為v₂=$\frac{{s}_{1}}{2T}$．
（3）點2的瞬時速度${v}_{2}=\frac{{s}_{1}}{2T}=\frac{0.04}{0.04}m/s=1.00m/s$，點5的瞬時速度${v}_{5}=\frac{{s}_{3}}{2T}=\frac{0.08}{0.04}m/s=2.00m/s$，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{5}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{2}}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×（4-1）=1.50J$，重力勢能的減小量△E_p=mgs₂=1×9.8×0.16J≈1.57J．
（4）重力勢能的減小量略大于動能的增加量，誤差的原因是阻力的存在，克服阻力做功．
故答案為：（1）B，（2）$\frac{{s}_{1}}{2T}$，（3）1.50，1.57，（4）存在阻力，克服阻力做功．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理以及實驗中的注意事項，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)下降的高度求出重力勢能的減小量．