Question

用如圖1所示的實驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律．實驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落．重錘上拖著的紙帶打出一系列的點．對紙帶上的點痕進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)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．先釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源打出一條紙帶

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．

Ⅰ．其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是　BCD　．（將其選項對應(yīng)的字母填在橫線處）

Ⅱ．在實驗中，質(zhì)量m為1.0kg的重物自由下落，帶動紙帶打出一系列的點，如圖2所示．相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.02s，距離單位為cm．

（1）紙帶的　　端與重物相連；

（2）打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度vB=　0.98　m/s；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）某同學(xué)從起點O到打下計數(shù)點B的過程中，計算出物體的動能增加量△EK=0.48J，勢能減少量△EP=0.49J（g=9.8m/s2），該同學(xué)的計算方法和過程并沒有錯誤，卻出現(xiàn)了△EK＜△EP的結(jié)果，試問這一結(jié)果是否合理？答：　�。�

（4）另一名同學(xué)用計算出B的動能EK=0.49J，恰好與勢能減少量△EP相等，于是該同學(xué)得出結(jié)論“重物下落過程中機(jī)械能守恒”，試問該同學(xué)的做法是否合理？答：�。�

Answer 1

【考點】： 驗證機(jī)械能守恒定律．

【專題】： 實驗題．

【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）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計算出打出某點時紙帶運(yùn)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，求出重力勢能的減小量，然后根據(jù)計算結(jié)果判定在誤差范圍內(nèi)機(jī)械能是否守恒．

【解析】： 解：Ⅰ．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、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(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(yùn)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．

Ⅱ．（1）從紙帶上可以看出0點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，所以應(yīng)該先打出0點，而與重物相連的紙帶在下端，應(yīng)該先打點．所以紙帶的左端應(yīng)與重物相連．

（2）根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度有：=0.98m/s

（3）通過計算可知動能的增加量小于重力勢能的減小量，其原因是物體在下落過程中克服摩擦阻力做功，導(dǎo)致重力勢能沒有完全轉(zhuǎn)化為動能．

所以這一結(jié)果合理；

（4）若用計算B的動能，則，相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律來證明機(jī)械能守恒定律，不合理．

故答案為：Ⅰ．BCD；Ⅱ．（1）左；（2）0.98m/s；（3）合理；（4）不合理．

【點評】： （1）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(xùn)練中加強(qiáng)練習(xí)．

（2）用運(yùn)動學(xué)公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題，要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．