Question

1．在利用自由落體“驗證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗中，

（1）下列器材中不必要的一項是C （只需填字母代號）．
A．重物
B．紙帶
C．天平
D．低壓交流電源
E．毫米刻度尺
（2）關(guān)于本實(shí)驗說法正確的一項是B
A．打點(diǎn)計時器應(yīng)接直流電源
B．測出紙帶上兩點(diǎn)跡間的距離，可知重物相應(yīng)的下落高度
C．應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源打點(diǎn)
D．需使用秒表測出重物下落的時間
（3）在實(shí)驗中，質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.04s．那么從打點(diǎn)計時器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過程中，物體重力勢能的減少量△Ep=2.28J，此過程中物體動能的增加量△Ek=2.26J．（取g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）
（4）通過計算，數(shù)值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），最后得出實(shí)驗的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，物體的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定不需要的器材．
（2）根據(jù)實(shí)驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟．
（3）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(diǎn)的速度，從而得出動能的增加量．
（4）通過比較重力勢能的減小量和動能增加量之間的關(guān)系得出實(shí)驗的結(jié)論．

解答 解：（1）實(shí)驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩邊都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要用天平測量質(zhì)量，所以不必要的器材是天平．故選：C．
（2）A、打點(diǎn)計時器應(yīng)接交流電源，故A錯誤．
B、測出紙帶上兩點(diǎn)跡間的距離，可知重物相應(yīng)的下落高度，故B正確．
C、實(shí)驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故C錯誤．
D、下落的時間可以通過打點(diǎn)計時器直接得出，不需要秒表，故D錯誤．
故選：B．
（3）從打點(diǎn)計時器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過程中，物體重力勢能的減少量△Ep=mgh=1×9.8×0.2325J≈2.28J．B點(diǎn)的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.3250-0.1550}{2×0.04}m/s$=2.125m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×2.12{5}^{2}$J≈2.26J．
（4）通過計算，數(shù)值上△E_p＞△E_k，實(shí)驗的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，物體的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）C，（2）B，（3）2.28，2.26，（4）＞，在誤差允許的范圍內(nèi)，物體的機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗的原理，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，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．