Question

 “驗證機械能守恒定律”的實驗采用如圖甲重物自由下落的方法：

（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材；

B．將電火花計時器接到電源的”直流輸出”上；

C．先釋放懸掛重物的紙帶．然后接通電源開關(guān)打出一條紙帶；

D．測量紙帶上某些點間的距離；

E．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．

其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是BC．（將其選項對應(yīng)的字母填在橫線處）

（2）實驗中，發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是      ．

A．選用的重物質(zhì)量過大

B．?dāng)?shù)裾處理時出現(xiàn)計算錯誤

C．空氣對重物的阻力和打點計時器對紙帶的阻力影響

D．實驗時操作不夠細，實驗數(shù)據(jù)測量不準確

（3）（本小題結(jié)果保留三位有效數(shù)字）若實驗中所用重物的質(zhì)量m=1 kg，打點紙帶如圖乙所示，O點為打下的笫一個點，打點時間間隔為0.02 s，則記錄B點時，重物的動能E_K=    ，重力加速度為9.8 m/s²，從開始下落起至B點重物的重力勢能減少量是    ，由此可得出的結(jié)論是           ．

Answer 1

考點：  驗證機械能守恒定律．

專題：  實驗題；機械能守恒定律應(yīng)用專題．

分析：  1、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．

2、重物下落過程中不可避免的受到阻力作用，重力勢能不可能全部轉(zhuǎn)化為動能，這是誤差的主要來源．

3、紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度．從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答：  解：（1）B：將打點計時器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．

C：因為我們是比較mgh、mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯誤．

操作不當(dāng)?shù)�，故選：BC．

（2）在該實驗中，由于摩擦力、空氣阻力等阻力的存在，重錘減小的重力勢能總是稍稍大于重錘動能的增加量；若重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加量，而且比較明顯，就要考慮阻力太大的原因．在該實驗過程的步驟中，沒有檢查打點計時器的兩個限位孔是否在同一條豎直線上，也會導(dǎo)致摩擦力太大；故C正確，ABD錯誤．

故選：C．

（3）重力勢能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.0176J=0.172J．

利用勻變速直線運動的推論得：

v_B===0.58m/s

△E_k=E_kB=mv_B²==0.168J

通過實驗得出的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量，即機械能守恒．

故答案為：（1）BC；（2）C；（3）0.168，0.172，在誤差允許的范圍內(nèi)重物的機械能守恒．

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，熟練應(yīng)用勻變速直線運動規(guī)律解決實驗問題；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．