Question

10．某同學利用下圖裝置來做“驗證機械能守恒定律”實驗
（1）現(xiàn)有器材：打點計時器、學生電源、鐵架臺（包括鐵夾）、紙帶、附夾子的重錘、刻度尺、秒表、導線若干和開關，其中此實驗不需要使用的器材是秒表 
（2）如果實驗室中供實驗選擇的重物有：A是質(zhì)量為50g的塑料球，B是質(zhì)量為500g的鐵球，則本實驗應選用B；（選填A或B）

（3）若實驗中所用重錘的質(zhì)量m=0.3kg，打點計時器所用電源的頻率為50Hz，正確操作得到的紙帶如圖乙所示，O點對應重錘開始下落的時刻，另選連續(xù)的三個計時點A、B、C作為測量的點，圖中的數(shù)據(jù)分別為計數(shù)點A、B、C到起始點O的距離，取重力加速度g=9.8m/s²，則打點計時器在打B點時，重錘的速度大小是3.0m/s，從初始位置O到打下計數(shù)點B的過程中，重錘的重力勢能的減少量為1.4J（結果都保留兩位有效數(shù)字）
（4）在數(shù)據(jù)處理中，該同學發(fā)現(xiàn)物體重力勢能的減少量△Ep總是大于 （選填“大于”“等于”或“小于”）物體動能的增加量△E_k，主要原因是C（填選項前的字母）
A．選用的重錘質(zhì)量過大
B．沒用天平稱重物質(zhì)量
C．空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理和操作的注意事項確定不需要的器材以及重物的選取．
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，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．
由于阻力的存在，實驗中重力勢能的減小量總是略大于動能的增加量．

解答 解：（1）打點計時器可以直接記錄時間，所以實驗中不需要秒表．
（2）為了減小阻力的影響，重物選擇質(zhì)量大一些、體積小一些的，故選：B．
（3）B點的瞬時速度為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（531.9-411.9）×1{0}^{-3}}{0.04}m/s$=3.0m/s，
從初始位置O到打下計數(shù)點B的過程中，重錘的重力勢能的減少量為：△E_p=mgh=0.3×9.8×0.470J≈1.4J．
（4）實驗中由于空氣對重錘阻力和打點計時器對紙帶的阻力影響，得出重力勢能的減小量總是大于動能的增加量．故選：C．
故答案為：（1）秒表；（2）B；（3）3.0，1.4；（4）大于，C．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理以及操作中的注意事項，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，會根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，知道實驗誤差的來源．