Question

13．圖1是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，以下列出了一些實(shí)驗(yàn)步驟：
A．用天平測出重物和夾子的質(zhì)量
B．把打點(diǎn)計(jì)時器用鐵夾固定放到桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直面內(nèi)
C．把打點(diǎn)計(jì)時器接在交流電源上，電源開關(guān)處于斷開狀態(tài)
D．將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時器，處于靜止?fàn)顟B(tài)
E．接通電源，待計(jì)時器打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶，之后再斷開電源
F．用秒表測出重物下落的時間
G．更換紙帶，重新進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)

（1）對于本實(shí)驗(yàn)，以上不必要的兩個步驟是A和F
圖2為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，O為打出的第一個點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點(diǎn)（其他點(diǎn)未畫出），打點(diǎn)計(jì)時器每隔0.02s打一個點(diǎn)．若重物的質(zhì)量為0.5kg，當(dāng)?shù)刂亓�加速度取g=9.8m/s²，由圖乙所給的數(shù)據(jù)可算出（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）：
①從O點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過程中，重力勢能的減少量為0.86J．
②打B點(diǎn)時重物的動能為0.81J．
（2）試指出造成第（1）問中①②計(jì)算結(jié)果不等的原因是由于空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器的摩擦阻力做功．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定實(shí)驗(yàn)中不必要的步驟．
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)的平均速度求出B點(diǎn)的瞬時速度，從而得出B點(diǎn)的動能．
（2）重力勢能的減小量與動能增加量不等的原因是由于空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器的摩擦阻力做功引起的．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)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，所以不需要測出重物和夾子的質(zhì)量，故A不需要．
物體下落的時間可以通過打點(diǎn)計(jì)時器直接得出，不需要秒表測重物下落的時間，故F不需要．
故選：A和F．
①從O點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過程中，重力勢能的減少量△E_p=mgh=0.5×9.8×0.176J=0.86J．
②B點(diǎn)的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.2299-0.1579}{0.04}m/s$=1.8m/s，則B點(diǎn)的動能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×1．{8}^{2}$=0.81J．
（2）第（1）問中①②計(jì)算結(jié)果不等的原因是由于空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器的摩擦阻力做功．
故答案為：（1）A、F，0.86   0.81  （2）由于空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器的摩擦阻力做功

點(diǎn)評 正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所測數(shù)據(jù)，如何測量計(jì)算，會起到事半功倍的效果．掌握紙帶的處理方法，會根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，會根據(jù)紙帶求出瞬時速度，從而得出動能的增加量．