Question

16．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中
（1）將下列主要的實(shí)驗(yàn)步驟，按照實(shí)驗(yàn)的合理順序把步驟前的字母序號(hào)填在題后橫線上：
A．用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處；
B．將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過(guò)固定在鐵架臺(tái)上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔；
C．取下紙帶，在紙帶上選點(diǎn)跡清晰的幾點(diǎn)，測(cè)出它們與第一個(gè)點(diǎn)的距離，并算出重物在打下這幾個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度；
D．接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落；
E．查出當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g的值，算出打下各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能和相應(yīng)的減少的重力勢(shì)能，比較它們是否相等；
F．把測(cè)量和計(jì)算得到的數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格里．
答：BADCFE．
（2）物體重力勢(shì)能的減少量和動(dòng)能的增加量相應(yīng)相比，實(shí)際上哪個(gè)值應(yīng)偏小些？原因是什么？
答：動(dòng)能的增加量，阻力做負(fù)功．
（3）若自由下落的重物質(zhì)量為1kg，獲得一條紙帶數(shù)據(jù)如圖所示，單位是cm，g取9.8m/s²，打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．求：
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度v_B=0.98m/s．
②從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量△E_P=0.49J．此過(guò)程中物體動(dòng)能的增量△E_K=0.48J．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測(cè)量的物理量，從而確定不必要的步驟．根據(jù)安裝器材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理的順序排列步驟．
（2）因存在阻力，導(dǎo)致減小的重力勢(shì)能沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能；
（3）紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)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，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）實(shí)驗(yàn)先進(jìn)行器材的安裝，順序?yàn)椋築A，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，順序?yàn)椋篋，最后數(shù)據(jù)處理和整理器材，為CFE．
所以合理的順序?yàn)椋築ADCFE．
（2）在下落過(guò)程中需要克服阻力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故動(dòng)能值偏��；
（3）每?jī)蓚�(gè)點(diǎn)之間有一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=0.04s．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
重力勢(shì)能減小量：△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J=0.49J．
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{t}$=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$m/s=0.98m/s
重錘的動(dòng)能E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×（0.98）²=0.48J
故答案為：（1）BADCFE；（2）動(dòng)能的增加量，阻力做負(fù)功； （3）0.98 m/s，0.49J，0.48J．

點(diǎn)評(píng) 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問(wèn)題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問(wèn)題．
要注意單位的換算，要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程和能量守恒．