Question

18．（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量；
D．先釋放懸掛紙帶的夾子，再接通電源開關打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據測量的結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．
指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E，將其選項對應的字母填在下面的空行內．
答：BCD．
（2）某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖所示，O點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)點到O點的長度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s²．若重錘質量為1kg．
①打點計時器打出B點時，重錘下落的速度v_B=1.175m/s，重錘的動能E_kB=0.69J．②從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減少量為0.69J．
③根據紙帶提供的數(shù)據，在誤差允許的范圍內，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結論是在誤差允許范圍內，機械能守恒．

Answer 1

分析 （1）打點計時器使用交流電源，驗證機械能守恒時不需要測量重錘的質量，實驗時應先接通電源，再釋放紙帶．
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出重錘的動能．根據下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）B、打點計時器應接到電源的交流輸出端上，故B錯誤．
C、驗證機械能守恒，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質量，可以約去，所以C步驟不必要．
D、實驗時應先接通電源，再釋放紙帶，故D錯誤．
所以沒有必要或操作不當?shù)牟襟E為：BCD．
（2）①B點的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（125.4-31.4）×1{0}^{-3}}{0.04×2}$m/s=1.175m/s，則重錘的動能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.17{5}^{2}$≈0.69J．
②重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0705J≈0.69J．得出結論是：在誤差允許范圍內，機械能守恒．
故答案為：
（1）BCD
（2）①1.175  0.69  ②0.69  ③在誤差允許范圍內，機械能守恒

點評 解決本題的關鍵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，會通過紙帶求出下降的高度，從而得出重力勢能的減小量．