Question

14．用如圖1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的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量驗(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?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．
其中沒有必要進(jìn)行或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是BCD．（將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在橫線處）
（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz．查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，每?jī)蓚�(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四點(diǎn)未畫出，另選連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C作為測(cè)量的點(diǎn)，如圖2所示．經(jīng)測(cè)量知道A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為50.50cm、86.00cm、130.50cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算出打B點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度v_B=4.00m/s；重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能減少了8.43J，動(dòng)能增加了8.00J（保留3位有效數(shù)字）．并可得出的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，重錘自由下落機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
（2）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，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)B點(diǎn)的速度求出動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電源的“交流輸出”上，故B操作不當(dāng)；
要驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，即驗(yàn)證mgh=$\frac{1}{2}$mv²，質(zhì)量可以約去，所以不必要用天平測(cè)量重錘的質(zhì)量．故C不必要．
在實(shí)驗(yàn)的操作中，應(yīng)先接通電源再釋放紙帶．故D操作不當(dāng)．
所以其中沒有必要進(jìn)行或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是：BCD．
（2）B點(diǎn)的瞬時(shí)速度v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{1.305-0.505}{0.2}$m/s=4.00m/s，
重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能減少了△E_p=mgh=1×9.8×0.86J=8.43J，
則動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×16J=8.00J．
在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘自由下落機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）BCD；（2）4.00，8.43，8.00，在誤差允許范圍內(nèi)，重錘自由下落機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，操作步驟以及注意的事項(xiàng)，掌握紙帶的處理，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度．