Question

11．如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是  否等于增加的動(dòng)能．
請(qǐng)指出其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填寫在下面的空行內(nèi)，并說明其原因．B、應(yīng)該接到電源的交流輸出端；D，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶；C，因?yàn)楦鶕?jù)測量原理，重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m，可以約去．
（2）在上述實(shí)驗(yàn)中，設(shè)質(zhì)量m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖2所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，長度單位：cm，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．那么：從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中，重力勢(shì)能的減小量為△E_P=0.47J，物體動(dòng)能的增加量△E _K=0.46J．（均取兩位有效數(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)，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）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(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．

解答 解：（1）B、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯(cuò)誤．
C、因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯(cuò)誤．
D、開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故D錯(cuò)誤．
故選：BCD．
（2）B點(diǎn)離下落點(diǎn)的高度h=4.80cm=0.0480m；
重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=9.8×0.0480m J=0.47mJ．
設(shè)B前點(diǎn)為A，則OA=3.07cm=0.0307m； 設(shè)B后點(diǎn)為C，則OC=6.91cm=0.0691m；
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0691-0.0307}{2×0.02}$=0.96m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×（0.96）^{2}$=0.46mJ．
故答案為：（1）B，應(yīng)該接到電源的交流輸出端；D，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶；C，因?yàn)楦鶕?jù)測量原理，重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m，可以約去
（2）0.47，0.46

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，只有明確了實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)測量，才能明確各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作的具體含義，在計(jì)算中要注意單位的換算．