Question

某同學(xué)采用重物自由下落的方法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，如圖（甲）所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度的值�?.80m/s²．
（1）下面是他實(shí)驗(yàn)時(shí)的操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；
C．先釋放紙帶，然后再接通電源；
D．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；
E．計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能和增加的動(dòng)能；
F．改換紙帶，重做幾次．
上述步驟中操作錯(cuò)誤的步驟是

 

；
（2）若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)的距離如圖（乙）所示，那么：
①若實(shí)驗(yàn)測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.0kg，從打下計(jì)數(shù)點(diǎn)A到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)C的過(guò)程中重力勢(shì)能的減少量△E_p=

 

J（保留兩位有效數(shù)字）；
②猜測(cè)：動(dòng)能的增加量△E_k最有可能

 

勢(shì)能的減少量△E_p（ 填“＞、=、＜）．
（3）重錘在下落的過(guò)程中，如果所受阻力均忽略不計(jì)，h代表下落的距離E_k代表動(dòng)能，E_P代表勢(shì)能，E代表機(jī)械能，以水平桌面為參考面，下列圖象正確的是

 

．

Answer 1

分析：1、解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，只有理解了這些才能真正了解具體實(shí)驗(yàn)操作的含義．
2、紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度．從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．該實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)源于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦以及空氣阻力的存在．
3、物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒，再根據(jù)動(dòng)能勢(shì)能的定義，逐個(gè)分析推導(dǎo)可以得出結(jié)論．

解答：解：（1）B、應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上，故B操作不恰當(dāng)；
C、開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開(kāi)紙帶讓重錘下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差．故C操作不恰當(dāng)．
故操作錯(cuò)誤的步驟是：BC．
（2）①根據(jù)功能關(guān)系可知，從打下計(jì)數(shù)點(diǎn)A到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)C的過(guò)程中，重錘的重力勢(shì)能的減少量為：
△E_P=mg△h=1.0×9.80×（0.0702-0.0313）J=0.38J
②因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中有阻力作用，所以減小的重力勢(shì)能大于增加的動(dòng)能．
（3）A、由動(dòng)能定理：E_P=mgh，則E_K=E-mgh，故動(dòng)能E_k與h的圖象為傾斜的直線，故A錯(cuò)誤；
B、E_P=E-

1

2

mv²，所以勢(shì)能E_P與速度v的圖象為開(kāi)口向下的拋物線，故B正確；
C、由機(jī)械能守恒定律：E_P=E-E_K，故勢(shì)能E_P與動(dòng)能E_k的圖象為傾斜的直線，故C錯(cuò)誤；
D、重錘在下落的過(guò)程中，如果所受阻力均忽略不計(jì)，機(jī)械能守恒，即E不隨h改變，故E與h的關(guān)系圖象應(yīng)該是平行于h軸的直線，故D錯(cuò)誤．
故選：B．
故答案為：（1）BC；（2）①0.38；②＜；（3）B．

點(diǎn)評(píng)：只有明確了實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)測(cè)量，才能明確各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作的具體含義，這點(diǎn)要在平時(shí)訓(xùn)練中加強(qiáng)練習(xí)．當(dāng)物體機(jī)械能守恒時(shí)，分析清楚各個(gè)物理量之間的關(guān)系，要找物理量之間的關(guān)系一定要推導(dǎo)出它們的關(guān)系式．