Question

7．用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓有交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對(duì)圖中紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

（1）下列幾個(gè)操作步驟中：
A．按照?qǐng)D示，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“交流輸出”上；
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；
D．先釋放重錘，后接通電源，紙帶隨著重錘運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)；
E．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)是否等于增加的動(dòng)能．
沒(méi)有必要的是，操作錯(cuò)誤的是D．（填步驟前相應(yīng)的字母）
（2）在實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，在選定的紙帶上依次取計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖2所示，紙帶上所打的點(diǎn)記錄了物體在不同時(shí)刻的位置，那么紙帶的左端（填“左”或“右”）與重物相連．相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s．那么從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過(guò)程中，物體重力勢(shì)能的減少量E_p=2.28J，此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量E_k=2.26J．（取g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量大于（填大于、小于或等于）動(dòng)能的增加量，原因是因摩擦生熱，減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定沒(méi)有必要的步驟和錯(cuò)誤的步驟．
（2）根據(jù)相等時(shí)間內(nèi)的位移越來(lái)越大確定紙帶的哪一端與重物相連．根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量．根據(jù)重力勢(shì)能減小量和動(dòng)能增加量之間的關(guān)系分析誤差形成的原因．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量，故C不必要．
實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故D錯(cuò)誤．
（2）根據(jù)相等時(shí)間內(nèi)位移越來(lái)越大，可知紙帶的左端與重物相連．
從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過(guò)程中，物體重力勢(shì)能的減少量E_p=mgh=1×9.8×0.2325J≈2.28J，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.3250-0.1550}{0.08}$m/s=2.125m/s，則動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×2.12{5}^{2}$≈2.26J．
這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是因摩擦生熱，減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故答案為：（1）C，D
（2）左端，2.28，2.26，大于，因摩擦生熱，減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求解重力勢(shì)能的減小量．