Question

16．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，實(shí)驗(yàn)中學(xué)的重力加速度值取9.80m/s²，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．

（1）如圖1為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘．為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有AD
A、刻度尺   B、秒表     C、0～12V的直流電源   D、0～12V的交流電源
（2）若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O的距離如圖2所示，那么：
①紙帶的左端與重物相連（填“左”或“右”）
②電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)B時(shí)，重物的速度v_B=0.98m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
③從起點(diǎn)O到打下計(jì)時(shí)點(diǎn)B的過程中重力勢(shì)能減少量是△E_P=0.49J，此過程中物體動(dòng)能的增加量△E_k=0.48J（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
④通過計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k（填“＞”、“=”或“＜”），這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中有阻力．
⑤實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）通過實(shí)驗(yàn)的原理，確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材．
（2）根據(jù)使用的原理確定實(shí)驗(yàn)的器材，以及錯(cuò)誤的步驟，誤差形成的原因．利用某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間的中時(shí)刻速度，從而即可求解．
與重物相連的一端先被打點(diǎn)，而向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．根據(jù)h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×4×1{0}^{-4}m=2mm$知，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的瞬時(shí)速度．由動(dòng)能和重力勢(shì)能定義可求得減小的重力勢(shì)能和增加的動(dòng)能；分析實(shí)驗(yàn)中的空氣阻力影響可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

解答 解：（1）通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，故不需要秒表，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該與交流電源連接，需要刻度尺測(cè)量紙帶上兩點(diǎn)間的距離．故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．
所以選：AD．
（2）①因?yàn)锳B的距離小于BC的距離，知左邊的點(diǎn)先被打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出，所以重物與左端連接．
②B點(diǎn)的速度等于AC過程中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度為：
${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=0.98m/s$．
③從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中重力勢(shì)能減少量是：△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J．
動(dòng)能的增加量為：△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1$×（0.98）²=0.48J；
④可見重力勢(shì)能的減小量大于動(dòng)能的增加量，原因是實(shí)驗(yàn)中有阻力．
⑤因?qū)嶒?yàn)中阻力不能忽略；故實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）AD；（2）①左；②0.98m/s；③0.49J；0.48J；④＞；實(shí)驗(yàn)中有阻力；⑤在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解加速度和瞬時(shí)速度．