Question

5．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，實(shí)驗(yàn)小組選出的一條紙帶如圖2所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)．

（1）要驗(yàn)證重錘下落過程中符合機(jī)械能守恒，除了圖示器材，以下實(shí)驗(yàn)器材必須要選取的有BD．（填寫字母代號(hào)）
A．秒表    B．刻度尺   C．天平   D．交流電源
（2）為減少實(shí)驗(yàn)誤差，下落物體應(yīng)選用200g重錘（選填“50g鉤碼”或“200g重錘”）
（3）進(jìn)一步測(cè)得如圖2中h₁=13.06cm，h₂=7.14cm，h₃=8.71cm，若重錘的質(zhì)量為0.10kg，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢(shì)能比開始下落時(shí)減少了0.198J，此時(shí)重錘的動(dòng)能比開始下落時(shí)增加了0.196J（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）不需要秒表，因有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；天平不需要，因等式兩邊質(zhì)量相互約去；需要刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，求得速度；需要交流電源，提供打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作；
（2）探究外力做功與動(dòng)能的關(guān)系時(shí)，需測(cè)量下降的高度，以及速度的大�。疄榱藴p小實(shí)驗(yàn)的誤差，重錘選擇質(zhì)量大，體積小的．
（3）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，從而求出動(dòng)能的變化量，根據(jù)下降的高度求出重力做功的大小，從而即可求解．

解答 解：（1）在該實(shí)驗(yàn)中，需測(cè)量物體下降的高度和物體的速度，所以紙帶處理時(shí)需要刻度尺；還需要交流電源，供計(jì)時(shí)器工作；而比較重力功和動(dòng)能變化的關(guān)系，兩邊都有質(zhì)量，可以約去，不需要天平；同時(shí)不需要秒表，因打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．故B、D正確，A、C錯(cuò)誤．
故選：BD．
（2）為了減小阻力的影響，重錘選擇質(zhì)量大，體積小的，即密度大的，所以選擇質(zhì)量為200g的重錘．
（3）從開始到B過程中，重錘動(dòng)能變化量△E_k=mgh_B=0.1×10×（0.1306+0.0714）=0.198J，
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)速度得：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0714+0.0871}{4×0.02}$=1.98m/s，
從開始到B過程中，重錘動(dòng)能變化量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²-0=0.196J，
故答案為：（1）BD；（2）200 g重錘； （3）0.198；0.196．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，以及掌握數(shù)據(jù)處理的方法，實(shí)驗(yàn)原理是數(shù)據(jù)處理方法和誤差分析的基礎(chǔ)．