Question

18．在利用重錘下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：
（1）下面敘述不正確的是ACD
A、應(yīng)該用天平稱出物體的質(zhì)量．
B、應(yīng)該選用點(diǎn)跡清晰第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶．
C、操作時(shí)應(yīng)先放紙帶再通電．
D、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為220V的直流電源上．
（2）如圖是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?nbsp;g=9.80m/s²，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg，紙帶上第0、1兩點(diǎn)間距離接近2mm，A、B、C、D是連續(xù)打出的四個(gè)點(diǎn)，它們到0點(diǎn)的距離如圖所示．則由圖中數(shù)據(jù)可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)C時(shí)，物體的速度V_C=3.90m/s；重物由0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量等于7.62J，動(dòng)能的增加量等于7.61J（取三位有效數(shù)字）．

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增量不等于重力勢(shì)能的減少量；造成這種現(xiàn)象的主要原因是C
A．選用的重錘質(zhì)量過(guò)大
B．?dāng)?shù)據(jù)處理時(shí)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤
C．空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不夠細(xì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（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C點(diǎn)的速度，從而求出動(dòng)能的增加量．根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．
（3）實(shí)驗(yàn)中由于阻力的存在，重力勢(shì)能的減小量要略大于動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）A、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，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要測(cè)量質(zhì)量，故A錯(cuò)誤．
B、根據(jù)x=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$知，應(yīng)該選用點(diǎn)跡清晰第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶誤差較小，故B正確．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故C錯(cuò)誤．
D、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4-6V的交流電源上，故D錯(cuò)誤．
本題選不正確的，故選：ACD．
（2）C點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.8578-0.7018}{0.04}m/s$=3.90m/s，重物由0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量等于△E_p=mgh=1×9.8×0.7776J≈7.62J，動(dòng)能的增加量等于$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×1×3.9{0}^{2}$≈7.61J．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增量不等于重力勢(shì)能的減少量；造成這種現(xiàn)象的主要原因是空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力．故選：C．
故答案為：（1）ACD；（2）3.90，7.62，7.61；（3）C．

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)、誤差分析等，會(huì)起到事半功倍的效果；并運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問(wèn)題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問(wèn)題．