Question

18．如圖為驗證機(jī)械能守恒定律的實驗裝置．實驗采用電磁打點計時器，實驗所用的電源為學(xué)生電源．重物從高處由靜止開始下落，重物拖著紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)械能守恒定律．
（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的低壓交流輸出端；
C．用天平測量出重物的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
請指出其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E的序號，并說明理由：C、本實驗無須測量重物的質(zhì)量；D、應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．
（2）在上述驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重物減小的重力勢能總是大于重物增加的動能，請分析其原因：由于存在空氣阻力及紙帶與打點計時器限位孔的摩擦力，整個系統(tǒng)機(jī)械能減�。�

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，只有理解了這些才能真正了解具體實驗操作的含義．
由于存在空氣阻力和紙帶的摩擦阻力，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．

解答 解：（1）C：因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯誤．
D：開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故D錯誤．
所以沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是C、本實驗無須測量重物的質(zhì)量；D、應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．
（2）在上述驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重物減小的重力勢能總是大于重物增加的動能，原因是：由于存在空氣阻力及紙帶與打點計時器限位孔的摩擦力，整個系統(tǒng)機(jī)械能減小．
故答案為：（1）C、本實驗無須測量重物的質(zhì)量；D、應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶 
（2）由于存在空氣阻力及紙帶與打點計時器限位孔的摩擦力，整個系統(tǒng)機(jī)械能減�。�

點評 要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．