Question

6．在利用自由落體“驗證機械能守恒定律”的實驗中，
（1）下列器材中不必要的一項是C（只需填字母代號）．
A．重物　　　　B．紙帶　　　　　C．天平　　　　D．低壓交流電源　　　　E．毫米刻度尺
（2）關(guān)于本實驗的誤差，說法不正確的一項是A
A．選擇質(zhì)量較小的重物，有利于減小誤差
B．選擇點擊清晰且第1、2兩點間距約為2mm的紙帶，有利于減小誤差
C．先松開紙帶后接通電源會造成較大的誤差
D．本實驗產(chǎn)生誤差的主要原因是因為重物在下落過程中不可避免地受到阻力的作用
（3）在實驗中，質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.04s．那么從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量E_p=2.28J，此過程中物體動能的增加量E_k=2.26J，由此可得到的結(jié)論是在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，重物重力勢能的減小量等于動能的增加量，重物下落過程中機械能守恒．（取g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定不需要的物理器材．
（2）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定不正確的操作步驟．
（3）根據(jù)下降的高度求出物體重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，求出B點的速度，從而得出動能的增加量．分析比較得出實驗的結(jié)論．

解答 解：（1）實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要測量質(zhì)量，不需要天平．故不必要的器材選C．
（2）A、為了減小阻力的影響，重物選擇質(zhì)量較大的重物，故A錯誤．
B、根據(jù)=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$知，紙帶選擇點跡清晰且第1、2兩點間距約為2mm的紙帶，有利于減小誤差，故B正確．
C、實驗時先松開紙帶后接通電源會造成較大的誤差，故C正確．
D、本實驗產(chǎn)生誤差的主要原因是因為重物在下落過程中不可避免地受到阻力的作用，故D正確．
本題選擇錯誤的，故選：A．
（3）23.25cm=0.2325m，32.50cm=0.3250m，15.50cm=0.1550m，
物體重力勢能的減少量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.2325J=2.28J，
B點的速度為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.3250-0.1550}{0.08}m/s$=2.125m/s，
則動能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×2.12{5}^{2}$=2.26J．
可知在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，重物重力勢能的減小量等于動能的增加量，重物下落過程中機械能守恒．
故答案為：（1）C，（2）A，（3）2.28，2.26，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，重物重力勢能的減小量等于動能的增加量，重物下落過程中機械能守恒．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及操作中的注意事項，掌握紙帶的處理方法，會根據(jù)紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．