Question

4．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，質(zhì)量m=1.00kg的重物自由下落．圖乙為紙帶上打出的一系列點(diǎn)，標(biāo)注的數(shù)據(jù)是點(diǎn)A、B、C、D到起點(diǎn)0的距離．已知相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，取g=9.80m/s²．

（1）下列器材中不必要是BC（填選項(xiàng)前的字母代號(hào)）．
A．重物  B．天平  C．秒表  D．紙帶  E．毫米刻度尺
（2）下列說(shuō)法正確的是BD（填選項(xiàng)前的字母代號(hào)）．
A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接低直流電源          
B．應(yīng)該選通電打點(diǎn)，然后釋放紙帶
C．選擇質(zhì)量較小的重物，有利于減小誤差 
D．實(shí)驗(yàn)的誤差，主要是下落過(guò)程中重物和紙帶受到的阻力而產(chǎn)生的
（3）如圖乙，若打點(diǎn)0時(shí)，重物的速度為零．那么，從打點(diǎn)0到打點(diǎn)C的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能減少量△E_p=7.62J，動(dòng)能增加量△E_k=7.56J．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需的測(cè)量器材．實(shí)驗(yàn)時(shí)，重錘應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶拉著，處于豎直狀態(tài)，兩限位孔豎直對(duì)齊．
驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)紙帶上打點(diǎn)可確定重錘的位置，從而算出由靜止到某點(diǎn)的速度對(duì)應(yīng)的動(dòng)能與這兩點(diǎn)間的重力勢(shì)能的關(guān)系，來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．

解答 解：（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，表達(dá)式為：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，兩邊質(zhì)量可以消去，故不需要測(cè)量質(zhì)量；故不需要天平；
該實(shí)驗(yàn)有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不需要秒表，
故選：BC；
（2）A、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接低交流電源，故A錯(cuò)誤；
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再松開紙帶．故B正確．
C、為了減小阻力的影響，重物選擇質(zhì)量大一些，體積小一些的．故C錯(cuò)誤；
D、實(shí)驗(yàn)的誤差，主要是下落過(guò)程中重物和紙帶受到的阻力而產(chǎn)生的，故D正確；
故選：BD．
（3）從打點(diǎn)0到打點(diǎn)C的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能減少量△E_p=1×9.8×0.7775=7.62J
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度，
   即v_C=$\frac{0.8573-0.7018}{2×0.02}$=3.89m/s   
動(dòng)能增加量△E_k=$\frac{1}{2}×1×$（3.89）²=7.56J
故答案為：（1）BC
（2）BD
（3）7.62；7.56

點(diǎn)評(píng) 考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)器材，在記憶實(shí)驗(yàn)器材時(shí)要注意結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理及方法來(lái)記憶．要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程和能量守恒．知道能夠減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法．