Question

5．某同學(xué)完成了“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)
（1）實(shí)驗(yàn)中，除鐵架臺(tái)、夾子、紙帶和重物等器料外，還需要BCE．
A．秒表     B．刻度尺    C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器   D．直流電源  E．交流電源
（2）下列有關(guān)操作步驟敘述正確的是AC．
A．安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，兩紙帶限位孔應(yīng)在同一豎直線上
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，在松開(kāi)紙帶讓重物下落的同時(shí)，應(yīng)立即接通電源
C．若紙帶上開(kāi)頭打出的幾點(diǎn)模糊不清，也可設(shè)法用后面清晰的點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證  
D．計(jì)算某點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)可以利用公式 v=gt
（3）某位同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖所示的紙帶，己知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s，重物的質(zhì)量m=1kg，g=9.8m/s²，那么從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過(guò)程中，重物重力勢(shì)能的減少量△E_p=2.28J，此過(guò)程中重物動(dòng)能的增加量△E_k=2.26J（以上兩空保留三位有效數(shù)宇）．由此可得到的結(jié)論是：在誤差允許范圍內(nèi)，重物下落的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)的原理出發(fā)，確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材，以及不必要的器材．
（2）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，在實(shí)驗(yàn)中需減小阻力的影響，比如重錘選擇質(zhì)量大，體積小的，安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，兩紙帶限位孔應(yīng)在同一豎直線上．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源再釋放紙帶．
（3）紙帶法實(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)速度和加速度，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）該實(shí)驗(yàn)中，要有做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體重錘；通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)記錄物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不需要秒表，
因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，因此需要用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度．
由于使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，因此還需要交流電源．
（2）A、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，兩紙帶限位孔應(yīng)在同一豎直線上，減小紙帶所受的阻力．故A正確．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．故B錯(cuò)誤．
C、若紙帶上開(kāi)頭打出的幾點(diǎn)模糊不清，也可設(shè)法用后面清晰的點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等．故C正確．
D、計(jì)算某點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，利用平均速度等于中時(shí)刻瞬時(shí)速度，不可以利用公式 v=gt，這是理論推導(dǎo)公式，故D錯(cuò)誤．
（3）重力勢(shì)能減小量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.2325J=2.28  J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{0.3250-0.1550}{2×0.04}$=2.12m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=2.26 J
由于重力勢(shì)能減小量略大于動(dòng)能的增加量，在誤差允許范圍內(nèi)，重物下落的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）BCE；（2）AC；（3）2.28，2.26，在誤差允許范圍內(nèi)，重物下落的機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng) 正確解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測(cè)數(shù)據(jù)等，會(huì)起到事半功倍的效果．
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，注意在答機(jī)械能守恒時(shí)，必須在前面加上“在誤差允許范圍內(nèi)”．