Question

6．某同學(xué)利用重物自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：

（1）下列實(shí)驗(yàn)步驟中正確的是CD．
A．把電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在干電池上
B．將連有重物的織帶穿過(guò)限位孔，用手提住，讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
C．先接通電源再松開(kāi)紙帶
D．更換紙帶，重復(fù)幾次，選點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量
（2）已知重物質(zhì)量為1.0kg，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50Hz，查到當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，該同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，紙帶上第1個(gè)點(diǎn)記作O，測(cè)得第1個(gè)點(diǎn)與第2點(diǎn)間間距為2mm，另選三個(gè)連續(xù)的點(diǎn)A、B、C作為測(cè)量點(diǎn)，用刻度尺測(cè)量各測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖2所示（圖中的數(shù)據(jù)為從起點(diǎn)O到該測(cè)量點(diǎn)的距離），根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知在打B點(diǎn)時(shí)重物的速度為0.79m/s；從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中，重物的動(dòng)能增加量為0.312J，重力勢(shì)能減少量為0.318J，根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可得出結(jié)論在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒（計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（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)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．

解答 解：（1）A、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用交流電源，故A錯(cuò)誤．
B、接通電源前，用手提著紙帶，讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故B錯(cuò)誤．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí) 先接通電源，再松開(kāi)紙帶，故C正確．
D、更換紙帶，重復(fù)幾次，選點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量，故D正確．
故選：CD．
（2）B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AC段的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（50.2-18.6）×1{0}^{-3}}{0.04}m/s$=0.79m/s，
則動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.7{9}^{2}$≈0.312J，
重力勢(shì)能的減小量$△{E}_{p}=mgh=1×9.8×32.4×1{0}^{-3}$J≈0.318J．可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）CD，（2）0.79，0.312，0.318，在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)根據(jù)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，注意有效數(shù)字的保留．