Question

11．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落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

（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件；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質(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．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
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．
請指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項對應(yīng)的字母填寫在下面的空行內(nèi)，并說明其原因．B、應(yīng)該接到電源的交流輸出端；D，應(yīng)該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶；C，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去．
（2）在上述實驗中，設(shè)質(zhì)量m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖2所示，相鄰計數(shù)點的時間間隔為0.02s，長度單位：cm，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．那么：從起點O到打下計數(shù)點B的過程中，重力勢能的減小量為△E_P=0.47J，物體動能的增加量△E _K=0.46J．（均取兩位有效數(shù)字）

Answer 1

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．

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、$\frac{1}{2}$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(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．
（2）B點離下落點的高度h=4.80cm=0.0480m；
重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.0480m J=0.47mJ．
設(shè)B前點為A，則OA=3.07cm=0.0307m； 設(shè)B后點為C，則OC=6.91cm=0.0691m；
利用勻變速直線運動的推論v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0691-0.0307}{2×0.02}$=0.96m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×（0.96）^{2}$=0.46mJ．
故答案為：（1）B，應(yīng)該接到電源的交流輸出端；D，應(yīng)該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶；C，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去
（2）0.47，0.46

點評 本題考查驗證機械能守恒定律的實驗，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，在計算中要注意單位的換算．