Question

15．（1）在驗證機械能守恒定律的實驗中，有位同學(xué)按以下步驟進行實驗作：
A．用天平稱出重錘和夾子的質(zhì)量
B．固定好打點計時器，將連著重錘的紙帶穿過限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點計時器
C．先松開紙帶，后接通電源，開始打點．并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點紙帶
D．取下紙帶，挑選點跡清晰的紙帶，記下起始點O，在距離O點較近處選擇幾個連續(xù)計數(shù)點（或計時點），并計算出各點的速度值
E．測出各點到O點的距離，即得到重錘下落高度
F．計算出mgh_n和 $\frac{1}{2}$mv_n²，看兩者是否相等
在以上步驟中，不必要、有錯誤或不妥的步驟是ABCD（填寫代表字母）；

（2）在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量為m=1.00kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點．如圖2所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為打點計時器打出的第一個點，點A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點（其他點未畫出）．已知打點計時器每隔0.02s打一次點，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²．那么
①紙帶的左端（選填“左”或“右”）與重物相連；
②從O點到B點，重物重力勢能減少量△E_p=1.88J，動能增加量△E_k=1.84J（結(jié)果取3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理和注意事項確定不必要和錯誤的操作步驟．
（2）根據(jù)相等時間內(nèi)的位移增大，確定紙帶的哪一端與重物相連．
根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出動能的增加量．

解答 解：（1）驗證機械能守恒，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測量質(zhì)量，故A不必要．
固定好打點計時器，將連著重錘的紙帶穿過限位孔，用手提住，讓重物緊靠打點計時器，故B錯誤．
實驗時先接通電源，再釋放紙帶，故C錯誤．
取下紙帶，挑選點跡清晰的紙帶，記下起始點O，在距離O點較遠處選擇幾個連續(xù)計數(shù)點（或計時點），并計算出各點的速度值，故D錯誤．
故選：ABCD．
（2）①因為相等時間內(nèi)位移越來越大，可知紙帶的左端與重物相連．
②從O點到B點，重物重力勢能減少量△E_p=mgh=1×9.8×0.192J≈1.88J，
B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.2323-0.1555}{0.02×2}$m/s=1.92m/s，
則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.9{2}^{2}$=1.84J．
故答案為：（1）ABCD，（2）①左，②1.88，1.84．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及操作中的注意事項，掌握紙帶的處理方法，會根據(jù)紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．