Question

8．在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中
（1）實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的順序排列是ADBCEF（填寫步驟前面的字母）．
A．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺(tái)上
B．接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落
C．取下紙帶，更換新紙帶（或?qū)⒓垘Х瓊�(gè)面）重新做實(shí)驗(yàn)
D．將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶
E．選擇一條紙帶，用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h₁，h₂，h₃…，h_n，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v₁，v₂，v₃，…v_n
F．分別算出$\frac{1}{2}$mv_n²和mgh_n，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)看是否相等
（2）某次應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m=1.00kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)．如圖所示為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)（其他點(diǎn)未畫出）．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．那么：

（1）紙帶的左端（選填“左”或“右”）與重物相連；
（2）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算得從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物重力勢(shì)能減少量△E_p=1.88 J，動(dòng)能增加量△E_k=1.84 J（結(jié)果取3位有效數(shù)字）；
（3）實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：重物只受重力作用，在誤差允許范圍內(nèi)，重物減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能，即機(jī)械能守恒．．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，知道該實(shí)驗(yàn)干什么，需要哪些方面的測(cè)量，然后合理安排實(shí)驗(yàn)步驟，使其符合邏輯順序，便于操作和減小誤差；
（2）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值； 從而判斷機(jī)械能是否守恒．

解答 解：（1）根據(jù)先安裝設(shè)備，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的整體思考，可知實(shí)驗(yàn)步驟為：A、D、B、C、E、F．
故答案為：A、D、B、C、E、F．
（2）（1）從紙帶上可以看出0點(diǎn)為打出來的第一個(gè)點(diǎn)，速度為0，重物自由下落，初速度為0．所以紙帶的左端應(yīng)與重物相連．
（2）重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.1920 J≈1.88J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{0.2323-0.1555}{2×0.02}$=1.92m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×1.92²≈1.84J
△E_k=E_kB-0=1.84 J
（3）由以上分析可知，重物只受重力作用，在誤差允許范圍內(nèi)，重物減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能，即機(jī)械能守恒．在誤差允許范圍內(nèi)，重物的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）ADBCEF；（2）：（1）左；（2）B；（3）1.88，1.84，（3）重物只受重力作用，在誤差允許范圍內(nèi)，重物減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能，即機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)；運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題；同時(shí)注意利用紙帶分析數(shù)據(jù)的方法．