Question

2．用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電為學生電源，輸出電壓為6V（頻率為50Hz）的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，打點計時器在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點痕進行測量，即可驗證機械能守恒定律．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件
B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上
C．用天平測出重錘的質(zhì)量
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶
E．測量紙帶上某些點間的距離
F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能
其中沒有必要進行的或者操作不當?shù)牟襟E，有BCD

某同學按照正確的操作選得紙帶如圖2，其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點．用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中（單位：cm）．
該同學用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，已知當?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，他用AC段的平均速度作為打出B點時對應的物體的即時速度，則OB段重錘重力勢能的減少量為1.22mJ，而動能的增加量為1.20mJ（計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用m表示），造成上述實驗結(jié)果不相等的原因主要是由于物體下落過程中存在摩擦阻力生熱．

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(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；
紙帶法實驗中，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和加速度，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：B、將打點計時器應接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．
C、因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯誤．
D、開始記錄時，應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D錯誤．
故選：BCD；
重力勢能減小量：△E_p=mgh=9.8×0.1242m J=1.22mJ
中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大�。�
v_B=$\frac{0.157-0.0951}{2×0.02}$=1.55m/s
動能的增量為：
△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=1.20mJ
由于物體下落過程中存在摩擦阻力生熱，因此動能的增加量小于勢能的減小量，重力勢能沒有完全轉(zhuǎn)化為動能．
故答案為：BCD；1.22mJ，1.20mJ，由于物體下落過程中存在摩擦阻力生熱．

點評 只有明確了實驗原理以及實驗的數(shù)據(jù)測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓練中加強練習；同時正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．