Question

11．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度的值�?.80m/s²，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．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)的距離如圖所示（相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s）
（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，有如下器材：
A．電火花計(jì)時(shí)器；B．低壓交流電源（附導(dǎo)線）；C．天平（附砝碼）；
D．鐵架臺(tái)（附夾子）；E．重錘（附夾子）；F．紙帶；G．秒表，H復(fù)寫(xiě)紙．
其中不必要的有C、G；還缺少的是刻度尺；
（2）試驗(yàn)中要選擇打下的1、2兩點(diǎn)間距約等于2mm的紙帶；
（3）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；（保留兩位有效數(shù)據(jù)）
（4）從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量是△E_p=0.49，此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量△E_k=0.48（取g=9.8m/s²）；（保留兩位有效數(shù)據(jù)）
（5）通過(guò)計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)的過(guò)程中存在阻力；
（6）實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒．．

Answer 1

分析 依據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理來(lái)判斷出不需要的實(shí)驗(yàn)器材與還需要的實(shí)驗(yàn)器材．根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量；根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)平均速度等于中間時(shí)間的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能的變化量．

解答 解：（1）由實(shí)驗(yàn)原理可知運(yùn)算過(guò)程中質(zhì)量是可以約掉的，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是計(jì)時(shí)工具；所以不必要的是C和G；
刻度尺用來(lái)測(cè)量紙帶上點(diǎn)之間的距離，所以要需要刻度尺．
（2）根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可知前兩個(gè)點(diǎn)之間的最大距離：h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}=0.002m=2mm$
所以試驗(yàn)中要選擇打下的1、2兩點(diǎn)間距約等于 2 mm的紙帶．
（3）B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AC段的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=0.98m/s．
（4）從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量是△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J．動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×0.9{8}^{2}$=0.48J．
（5）可見(jiàn)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．
（6）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）CG、毫米刻度尺；（2）2；（3）0.98m/s；（4）0.49J，0.48J；（5）＞，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中存在阻力；（6）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．

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(guò)紙帶求解加速度和瞬時(shí)速度．