Question

1．圖甲為“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置，圖乙是實驗中選出的一條紙帶，測得連續(xù)三點A、B、C 到打點計時器打下的第一個點O 的距離如圖乙所示．已知連續(xù)兩點間的時間間隔為0.02s，重物的質(zhì)量m=0.5kg，g=9.8m/s²．（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

（1）下列做法中正確的兩項是AB；
A、圖甲中兩限位孔必須在同一直線上
B、實驗前，手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直
C、實驗時，先放手松開紙帶再接通打點計時器電源
D、數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)先選擇紙帶上距離較近的兩點作為初末位置
（2）可以確定圖乙中紙帶的左端與重物相連（選填“左”或“右”）；
（3）從起點O到B點的過程中，重物重力勢能的減少量等于0.245J，此過程中物體動能的增加量等于0.240J
（4）實驗中發(fā)現(xiàn)，勢能的減小量△E_p總是略大于動能的增加量△E_k，其原因是存在空氣阻力或摩擦阻力等．（答出一條即可 ）

Answer 1

分析 （1）正確解答本題需要掌握：理解該實驗的實驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點計時器的使用；理解實驗中的注意事項以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對于任何實驗應(yīng)注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚；
（2）通過相等時間間隔內(nèi)位移的變化判斷紙帶的哪一端與重物相連．
（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)平均速度等于中間時間的瞬時速度求出B點的瞬時速度，從而求出動能的變化量．
（4）根據(jù)實驗的原理和可能存在的問題進(jìn)行分析即可．

解答 解：（1）A、在實驗的過程中為減小紙帶與限位孔之間的摩擦，兩限位孔必須在同一豎直線上，故A正確；
B、實驗前，手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直，以減小摩擦力，故B正確；
C、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C錯誤；
D、數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)先選擇紙帶上距離較遠(yuǎn)的兩點作為初末位置，以減小偶然誤差．故D錯誤．
故選：AB
（2）重物在開始下落時速度較慢，在紙帶上打的點較密，越往后，物體下落得越快，紙帶上的點越稀．所以，紙帶上靠近重物的一端的點較密，因此紙帶的左端與重物相連．
（3）從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是△E_p=mgh=0.5×9.8×0.0501 J≈0.245 J．
B點的瞬時速度等于AC段的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=0.98m/s$．
動能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×0.9{8}^{2}\\;J=0.240\\;J$
（4）可見重力勢能的減小量大于動能的增加量，原因是實驗中存在空氣阻力或摩擦阻力等．
故答案為：（1）AB；（2）左；（3）0.245，0.240；（4）存在空氣阻力或摩擦阻力等．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解加速度和瞬時速度．