Question

11．在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m=100g的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點(diǎn)，如圖1所示．相鄰記數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，長(zhǎng)度單位是cm，g取9.8m/s²．

（1）某同學(xué)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)情形如圖2所示，接通電源釋放紙帶．請(qǐng)指出該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中存在的兩處明顯錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑?br />①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電源；
②重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)了．
（2）從起始點(diǎn)O到打下記數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中，物體重力勢(shì)能的減小量△E_P=0.051J，動(dòng)能的增加量△E_K=0.050J（均保留兩位有效數(shù)字）．
（3）即使在操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理很準(zhǔn)確的前提下，該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的△E_P也一定略大于△E_K，這是實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因：紙帶摩擦阻力；空氣阻力．

Answer 1

分析 （1）了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)即可正確解答；
（2）用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$ 求解B點(diǎn)速度．動(dòng)能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$，
確定O到B的高度，根據(jù)定義分別求出物體重力勢(shì)能的減小量△E_P=mgh；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，存在摩擦阻力，從而使得減小的重力勢(shì)能略大于增加的動(dòng)能．

解答 解：（1）由圖可知，丙圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接直流電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源，重物釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)，不利于數(shù)據(jù)的采集和測(cè)量．
故答案為：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電源，重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)了．
（2）根據(jù)平均速度等于中時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則有：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.072-0.032}{2×0.02}$m/s=1m/s
  物體重力勢(shì)能的減小量△E_P=mg•h_OB=0.1×9.8×5.2×10^-2J=0.051J
   物體動(dòng)能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.1×{1}^{2}$=0.050J
 （3）△E_P 略大于△E_K，由于重錘和紙帶都受到摩擦與空氣阻力的作用，機(jī)械能有損失．
故答案為：
（1）①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電源；②重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)了；
（2）0.051，0.050；
（3）紙帶摩擦阻力；空氣阻力．

點(diǎn)評(píng) 本題是常規(guī)題，運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論處理紙帶問(wèn)題，是高考熱點(diǎn)，要熟練掌握，同時(shí)注意有效數(shù)字．