Question

17．用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電．重物從高處由靜止開始下落，重物拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測量及相關(guān)計(jì)算，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件
B．用天平測出重物的質(zhì)量
C．先釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源開關(guān)打出一條紙帶
D．測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離
E．計(jì)算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能
其中沒有必要進(jìn)行或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是BC．
（2）在一次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為m的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖乙所示（相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s），長度單位cm，那么從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中重力勢能的減少量△E_p=0.49mJ，此過程中重物動能的增加量△E_k=0.48mJ （g取9.8m/s²，數(shù)據(jù)結(jié)果均保留至小數(shù)點(diǎn)后兩位）；通過計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），這是因?yàn)榧垘Ш椭劐N運(yùn)動過程中受到阻力的作用．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定沒有必要進(jìn)行的步驟和操作不當(dāng)?shù)牟襟E；
（2）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，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)的速度，從而得出動能的增加量．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩邊都有質(zhì)量，可以約去，不需要運(yùn)用天平測出重物的質(zhì)量，故B不必要；
實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源，再釋放重物，故C錯(cuò)誤．
本題選擇沒有必要或操作不當(dāng)?shù)牟襟E，故選：BC．
（2）從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中重力勢能的減少量△E_p=mgh=m×9.8×0.0501J=0.49mJ，
B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.0706-0.0314}{0.04}$m/s=0.98m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×m×0.9{8}^{2}$J=0.48m J，
通過計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k，這是因?yàn)榧垘Ш椭劐N運(yùn)動過程中受到阻力的作用．
故答案為：（1）BC�。�2）0.49m，0.48m，＞，紙帶和重錘運(yùn)動過程中受到阻力的作用．

點(diǎn)評 紙帶的處理在高中實(shí)驗(yàn)中用到多次，需要牢固的掌握．實(shí)驗(yàn)原理是比較減少的重力勢能和增加的動能之間的關(guān)系，圍繞實(shí)驗(yàn)原理記憶實(shí)驗(yàn)過程和出現(xiàn)誤差的原因．