Question

在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中（實(shí)驗(yàn)裝置如圖），有下列A至F六個(gè)步驟：

A．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上

B．接通電源，再松開紙帶，讓重錘自由下落

C．取下紙帶，更換紙帶（或?qū)⒓垘Х瓊�(gè)面），重新做實(shí)驗(yàn)

D．將重錘固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提紙帶

E．選擇一條紙帶，用刻度尺測(cè)出重錘下落的高度h₁、h₂、h₃、…… h_n ，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度v_n

F．分別算出，比較在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)是否相等．

（1）以上實(shí)驗(yàn)步驟按合理的操作步驟排列應(yīng)該是                                    

某個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的甲乙兩位同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖示．其中O是起始點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)．用毫米刻度尺測(cè)得O到A、B、C各點(diǎn)的距離分別為h_A =9.51cm、h_B=12.42cm、h_C=15.70cm，現(xiàn)利用OB段所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為f=50Hz，設(shè)重錘質(zhì)量為0.1kg.

（2）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以求得重錘在OB段所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)過程中減小的重力勢(shì)能為__________J（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字，下同），而動(dòng)能的增加量為________J．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)二者并不完全相等，請(qǐng)指出一個(gè)可能的原因__________________________________­­­­­­­．

（3）處理數(shù)據(jù)過程中，甲乙兩位同學(xué)分別發(fā)現(xiàn)了一種計(jì)算B點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻物體速度v_B的新思路：

甲同學(xué)發(fā)現(xiàn)，圖中的B是除起始點(diǎn)外打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第n個(gè)點(diǎn)．因此可以用從O點(diǎn)到B點(diǎn)的時(shí)間nT（T是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期）計(jì)算，即v_B =gnT，再依此計(jì)算動(dòng)能的增量．

乙同學(xué)認(rèn)為，可以利用從O點(diǎn)到B點(diǎn)的距離h_B計(jì)算，即，再依此計(jì)算動(dòng)能的增量．

你認(rèn)為，他們新思路中(　　)

A．只有甲同學(xué)的思路符合實(shí)驗(yàn)要求    B．只有乙同學(xué)的思路符合實(shí)驗(yàn)要求

C．兩位同學(xué)的思路都符合實(shí)驗(yàn)要求    D．兩位同學(xué)的思路都不符合實(shí)驗(yàn)要求

（4）在上圖紙帶基礎(chǔ)上，某同學(xué)又選取了多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測(cè)出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)O的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以為縱軸畫出的圖線應(yīng)是如下圖中的           ．圖線的斜率表示            ．

 

 

 

Answer 1

【答案】

（1）A D B C E F       （2）  0.122   0.120      受到空氣阻力和紙帶與限位孔之間的摩擦力

（3） D（4） C  g

【解析】

試題分析：（1）該實(shí)驗(yàn)步驟：①儀器的安裝②打紙帶③選紙帶，所以合理的操作步驟是A D B C E F。

(2)重錘在OB段所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)過程中重力勢(shì)能的減少量為，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B點(diǎn)時(shí)，重錘的速度為，動(dòng)能的增加量；受到空氣阻力和紙帶與限位孔之間的摩擦力，減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能，另一部分克服摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

（3）重錘在下落過程中由于受到空氣阻力及紙帶和限位孔之間的摩擦力，所以不是自由落體運(yùn)動(dòng)，因此，甲乙兩個(gè)同學(xué)計(jì)算B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度的思路均不正確，所以正確選項(xiàng)為D。

（4）在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量相等，因此，有，即，對(duì)應(yīng)的圖線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，直線的斜率表示加速度g。

考點(diǎn)：本題考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟及誤差分析。