Question

17．在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：
（1）下列實(shí)驗(yàn)操作順序正確合理的一項(xiàng)是B（填序號(hào)）
A．先將固定在重物上的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上
B．先用手提著紙帶，使重物靜止在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器下方，再接通電源
C．先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．先取下固定在重物上的打好點(diǎn)的紙帶，再切斷打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
（2）質(zhì)量 m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點(diǎn)，如圖1所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s²．則 （保留3位有效數(shù)字）：
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，重錘的速度v_B=0.973m/s；
②從點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中，重錘重力勢(shì)能的減小量△E_p=0.476J，動(dòng)能的增加量△E_k=0.473J；
③實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，重錘下落過程中機(jī)械能守恒．
（3）在用如圖2所示的裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的是AC
A．通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值
B．通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值
C．通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加速過程中獲得的最大速度
D．通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙速來測(cè)定小車加速過程中獲得的平均速度

Answer 1

分析 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)．
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．
用橡皮筋拉小車探究功與速度變化的關(guān)系，必須平衡摩擦力，讓小車的速度增加僅僅是橡皮筋做功的結(jié)果；我們通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變做功的多少，不用測(cè)量變力；小車的速度是加速段獲得的最大速度即以后的勻速段的速度．

解答 解：（1）A、應(yīng)先將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，再將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，最后將紙帶固定在重物上，故A錯(cuò)誤；
B、先用手提著紙帶，使重物靜止在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器下方，再接通電源，然后釋放重物，故B正確；
C、如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故C錯(cuò)誤；
D、實(shí)驗(yàn)結(jié)束應(yīng)立即切斷電源以防儀器的損壞，然后再取下固定在重物上的打好點(diǎn)的紙帶，故D錯(cuò)誤．
故選：B．
（2）①利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
v_B=$\frac{（0.0702-0.0313）m}{2×0.02s}$=0.973m/s
②重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0486m J=0.476  J．
動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B^2-0=0.473 J
③實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，重錘下落過程中機(jī)械能守恒．
（3）AB、橡皮筋拉小車時(shí)的作用力是變力，我們不能求變力做功問題，但選用相同的橡皮筋，且伸長量都一樣時(shí)，橡皮條數(shù)的關(guān)系就是做功多少的關(guān)系，因此，可以不需求出變力功的大小，就知道功的關(guān)系．所以A正確，B錯(cuò)誤；
CD、當(dāng)橡皮筋做功完畢小車應(yīng)獲得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小車以后要做勻速運(yùn)動(dòng)，相鄰兩點(diǎn)間的距離基本相同．所以計(jì)算小車速度應(yīng)該選擇相鄰距離基本相同的若干個(gè)點(diǎn)作為小車的勻速運(yùn)動(dòng)階段，用這些點(diǎn)計(jì)算小車的速度．故C對(duì)D錯(cuò)誤．
綜上可知A、C正確．
故選：AC
故答案為：（1）B
（2）①0.973；②0.476；0.473 ③在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，重錘下落過程中機(jī)械能守恒
（3）AC

點(diǎn)評(píng) （1、2）該題主要考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)的操作步驟和運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、功能關(guān)系去處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力．
正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(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、實(shí)驗(yàn)步驟、所測(cè)數(shù)據(jù)等，會(huì)起到事半功倍的效果．
（3）本題關(guān)鍵是結(jié)合探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析，如本實(shí)驗(yàn)中，明確小車的運(yùn)動(dòng)情況，先加速，再勻速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運(yùn)動(dòng)，故需要測(cè)量勻速階段的速度．這是一道考查探究功與速度變化的關(guān)系的基礎(chǔ)題，是一道容易出錯(cuò)的題目．同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)．