Question

14．驗證機械能守恒定律”的一次實驗中，質(zhì)量m=1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖所示（P是初速為零的起始點．A、B、C為記數(shù)點，且相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.02s），那么：
（1）下列操作步驟中正確的是ABD．
A．把打點計時器固定在鐵架臺上，用導(dǎo)線連接到交流電源．
B．將連有重物的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重物提升到一定高度．
C．先釋放紙帶，再接通電源
D．更換紙帶，重復(fù)實驗，根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)
（2）打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度V_B=0.98m/s
（3）從起點p到打下計數(shù)點B的過程中物體的重力勢能減少量△E_P=0.49J，此過程中物體動能的增加量△E_K=0.48J （g取9.8m/s²，保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，熟練掌握打點計時器的應(yīng)用；
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）A、打點計時器使用低壓交流電源，所以實驗時把打點計時器固定在鐵架臺上，用導(dǎo)線連接低壓交流電源，故A正確；
B、固定好打點計時器，將連有重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，將紙帶和重錘提升到一定高度，盡量靠近打點計時器，故B正確；
C、應(yīng)先接通電源，然后釋放重物，否則紙帶開始階段是空白，可能所采集的數(shù)據(jù)不夠，而且浪費紙帶，故C錯誤；
D、重復(fù)幾次，取得幾條打點紙帶，挑選一條清楚的紙帶進行數(shù)據(jù)處理，故D正確；
（2）利用勻變速直線運動的推論
v_B=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$=0.98m/s
（3）重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J=0.49 J．
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×（0.98）²=0.48 J．
故答案為：（1）ABD；（2）0.98； （3）0.49，0.48．

點評 要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒，重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．