Question

15．（1）圖1為“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，下列哪些說(shuō)法是正確的AC

A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用質(zhì)量較大，并且下端有橡膠墊的重錘
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)松開(kāi)紙帶讓重錘下落同時(shí)，立即接通電源．
C．要選用第1、2點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶
D．實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是動(dòng)能的增量略大于重力勢(shì)能的減小量．
（2）若實(shí)驗(yàn)中所用的重錘的質(zhì)量m=1kg，打點(diǎn)紙帶如圖2所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，從開(kāi)始下落O點(diǎn)起至B點(diǎn)的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的減少量是△E_p=0.174J．此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量△E_k=0.172J； （g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）
（3）由此可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)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)．
本實(shí)驗(yàn)是以自由落體運(yùn)動(dòng)為例來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，紙帶勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線(xiàn)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．

解答 解：（1）A：為了減小空氣阻力的影響，在選擇重物時(shí)，要選擇密度大，體積小的物體，即應(yīng)選用質(zhì)量較大，并且下端有橡膠墊的重錘，故A正確；
B：如果先放開(kāi)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B錯(cuò)誤；
C：重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)h=$\frac{1}{2}$gt² 帶入數(shù)據(jù)解得：h≈0.02m，即接近2mm，故C正確；
D：紙帶運(yùn)動(dòng)中不可避免的受到阻力的作用，所以動(dòng)能增加量總小于重力勢(shì)能的減小量，故D錯(cuò)誤；
故選：AC．
（2）利用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論有：v_B=$\frac{0.0310-0.0078}{2×0.02}$=0.590m/s，
重錘的動(dòng)能E_KB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×（0.59）=0.174J
從開(kāi)始下落至B點(diǎn)，重錘的重力勢(shì)能減少量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.176J=0.172J．
（3）得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）AC
（2）0.174；0.172
（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘的機(jī)械能守恒

點(diǎn)評(píng) 該題主要考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)的操作步驟和運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、功能關(guān)系去處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力．