Question

18．（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時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．先釋放懸掛紙帶的夾子，再接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E，將其選項對應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)．
答：BCD．
（2）某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖所示，O點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)點到O點的長度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s²．若重錘質(zhì)量為1kg．
①打點計時器打出B點時，重錘下落的速度v_B=1.175m/s，重錘的動能E_kB=0.69J．②從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減少量為0.69J．
③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，機械能守恒．

Answer 1

分析 （1）打點計時器使用交流電源，驗證機械能守恒時不需要測量重錘的質(zhì)量，實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．
（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B點的速度，從而得出重錘的動能．根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）B、打點計時器應(yīng)接到電源的交流輸出端上，故B錯誤．
C、驗證機械能守恒，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以C步驟不必要．
D、實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故D錯誤．
所以沒有必要或操作不當?shù)牟襟E為：BCD．
（2）①B點的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（125.4-31.4）×1{0}^{-3}}{0.04×2}$m/s=1.175m/s，則重錘的動能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.17{5}^{2}$≈0.69J．
②重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0705J≈0.69J．得出結(jié)論是：在誤差允許范圍內(nèi)，機械能守恒．
故答案為：
（1）BCD
（2）①1.175  0.69  ②0.69  ③在誤差允許范圍內(nèi)，機械能守恒

點評 解決本題的關(guān)鍵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，會通過紙帶求出下降的高度，從而得出重力勢能的減小量．