Question

8．在驗證機械能守恒定律的實驗中
（1）下列操作合理的是B
A．先將固定在重物上的紙帶穿過打點計時器，再將打點計時器固定在鐵架臺上
B．先用手提著紙帶，使重物靜止在打點計時器下方，再接通電源
C．先取下固定在重物上的打好點的紙帶，再切斷打點計時器的電源
D．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v=$\sqrt{2gh}$計算出瞬時速度v
（2）質量m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖所示，相鄰計數點間間隔為0.02s，長度單位是cm，取g=9.8m/s²，則（保留三位有效數字）
①打點計時器打下計數點B時，重錘的速度v_B=0.973m/s
②從點O到打下計數點B的過程中，重錘重力勢能的減少量△E_P=0.476J，動能的增加量△E_K=0.473J．
③實驗結論是：在誤差允許范圍內，重錘自由下落過程中，機械能守恒．

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、操作步驟和數據處理以及注意事項．
根據某段時間內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，結合下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）A、應先將打點計時器固定在鐵架臺上，再將紙帶穿過打點計時器，最后將紙帶固定在重物上．故A錯誤．
B、先用手提著紙帶，使重物靜止在打點計時器下方，再接通電源，然后釋放重物．故B正確．
C、實驗結束應立即切斷電源以防儀器的損壞，然后再取下固定在重物上的打好點的紙帶．故C錯誤．
D、用刻度尺測出物體下落的高度h，但不能通過v=$\sqrt{2gh}$計算出瞬時速度，否則無法得以驗證，故D錯誤．
故選：B．
（2）①B點的瞬時速度為：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0702-0.0313}{0.04}$m/s=0.973m/s．
②從O打到B，重力勢能的減小量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.0486J=0.476J．
動能的增加量為：△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×0.9732=0.473J．
③實驗結論是：在誤差允許范圍內，重錘自由下落過程中，機械能守恒．
故答案為：（1）B；（2）①0.973；②0.476，0.473；③在誤差允許范圍內，重錘自由下落過程中，機械能守恒．

點評 該題主要考查了驗證機械能守恒定律的實驗的操作步驟和運用運動學規(guī)律、功能關系去處理實驗數據的能力．
解決本題的關鍵知道實驗的原理，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，得出動能的增加量，以及會通過下降的高度求出重力勢能的減小量．