Question

11．用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，打點計時器在重物托著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

（1）下列列舉了該實驗的幾個操作步驟
A．按照圖1所示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接上交流電源上；
C．用天平測量出重物的質(zhì)量；
D．先接通電源，再松手釋放紙帶；
E．選擇合適的紙帶，測量打出的紙帶上某點到第一點之間的距離；
F．根據(jù)v²=2gh，算出所研究點的瞬時速度；
G．根據(jù)測量的結(jié)果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能
上述操作中沒有必要進行的或者錯誤的步驟有CF（填入相應的字母）．
（2）若實驗中所用重物質(zhì)量為1.00kg，打出的紙帶如圖2所示（O點為開始下落點，O點與A點間其他點未畫出），對應數(shù)值表示該點到O點的距離，打點的時間間隔為0.02s，則從O點開始下落起至B點，動能的增加量△E_k=4.50J．（結(jié)果取3位有效數(shù)字）
（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，若重力勢能的減少量△E_p與動能的增加量△E_k近似相等，即可驗證機械能守恒定律，實驗中即使沒有明顯錯誤，也總能得到△E_p＞△E_k（選填“＞”“＜”或“=”），造成這種系統(tǒng)誤差的原因是運動過程中受到阻力．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理和操作中的注意事項確定不需要和錯誤的操作步驟．
（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，從而得出動能的增加量．
（3）由于阻力的存在，實驗中重力勢能的減小量大于動能的增加量．

解答 解：（1）實驗中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，所以不需要用天平測量重物的質(zhì)量，故C不需要．
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解研究點的瞬時速度，不能通過v²=2gh求解瞬時速度，否則運用機械能守恒驗證機械能守恒，就沒有意義了，故F錯誤．
故選：CF．
（2）B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.5319-0.4119}{0.04}$m/s=3.0m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×9J=4.50J$．
（3）由于運動過程中受到阻力作用，使得重力勢能的減小量一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，實驗中即使沒有明顯錯誤，也總能得到△E_p＞△E_k．
故答案為：（1）CF，（2）4.50，（3）＞，運動過程中受到阻力．

點評 解決本題的關(guān)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，計算時注意有效數(shù)字的保留，以及單位的換算．