Question

10．為進行機械能守恒定律的實驗：
（1）下列實驗步驟按合理的操作順序是ADBCEF．
A．將電火花計時器豎直地固定在鐵架臺上
B．接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落
C．取下紙帶，更換新紙帶，重新實驗
D．將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器，用手提起紙帶
E．選擇一條紙帶，測出物體下落的高度h₁、h₂、h₃…h(huán)_n，計算處對應的瞬時速度
F．分別計算出$\frac{1}{2}$mv_n²和mgh_n，在誤差范圍內看是否相等
（2）實驗中，已知電火花計時器所用的電源頻率為50Hz，查得當?shù)氐闹亓�加速度為g=9.80m/s²，測得所用重物的質量為1.00Kg，實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點計作O，另連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，經測量知道各點到O點的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由點O運動到C點，重力勢能減少量等于7.62J，動能的增加量等于7.57J．（取3位有效數(shù)字）
（3）這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量大于動能的增加量（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（4）分析產生誤差可能的原因是受到阻力作用（至少寫出一條原因）

Answer 1

分析 （1）按照組裝器材、進行實驗、數(shù)據(jù)處理的順序排列操作步驟．
（2）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時受到求出C點的速度，從而得出動能的增加量．
（3、4）通過比較，分析產生誤差的原因．

解答 解：（1）實驗時先組裝器材，順序為AD，然后進行實驗，順序為BC，最后進行數(shù)據(jù)處理，順序為EF，則合理的操作順序為ADBCEF．
（2）重物由點O運動到C點，重力勢能減少量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.7776J=7.62J
C點的瞬時速度為：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.8573-0.7018}{0.04}$m/s=3.89m/s
則動能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×1×3.8{9}^{2}$=7.57J．
（3、4）這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量大于動能的增加量，產生誤差的原因可能是受到阻力作用．
故答案為：（1）ADBCEF，（2）7.62，7.57，（3）大于，（4）受到阻力作用．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理、注意事項以及誤差產生的原因，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．