Question

8．在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，重物質(zhì)量m=1.00kg，當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.80m/s²．
（1）下列實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的排列順序是ADBCEF（填寫步驟前面的字母）．
A．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺(tái)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（或?qū)⒓垘Х�轉(zhuǎn)）重新做實(shí)驗(yàn)
D．將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶
E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出物體下落的高度h₁、h₂、h₃…h(huán)_n，計(jì)算出對應(yīng)的瞬時(shí)速度v₁、v₂、v₃…v_n
F．分別算出$\frac{1}{2}$mv_n²和mgh_n，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)看是否相等

（2）某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖所示，其中O點(diǎn)是打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)（其他點(diǎn)未畫出），該同學(xué)用毫米刻度尺測量O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中（單位cm）．
①這三組數(shù)據(jù)中不符合讀數(shù)要求的是15.7
②根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到B點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
③從O點(diǎn)到③問中所取的點(diǎn)，重物重力勢能的減少量△E_p=1.22J，動(dòng)能的增加量△E_k=1.20J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）按照組裝器材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理的順序排列實(shí)驗(yàn)的步驟．
（2）根據(jù)相等時(shí)間內(nèi)的位移逐漸增大確定紙帶的哪一端與重物相連．根據(jù)下落的高度求出重力勢能的減小量，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)的瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)先組裝器材，步驟順序?yàn)椋篈、D，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，順序?yàn)椋築、C，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，順序?yàn)椋篍、F．
所以步驟順序?yàn)椋篈DBCEF  
（2）①紙帶在重物拖動(dòng)下速度越來越大，即相等時(shí)間為的位移越來越大，可知紙帶的左端與重物相連．
②這三組數(shù)據(jù)中不符合讀數(shù)要求的是15.7，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)保留2位小數(shù)．
③根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到B點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
④重物重力勢能的減小量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.1242J≈1.22J．
B點(diǎn)的速度為：v_B=$\frac{{X}_{AC}}{2T}$=$\frac{（15.7-9.51）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=1.5475m/s，則動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×1.54752≈1.20J．
故答案為：（1）ADBCEF；（2）①左；②15.7；③B；④1.22，1.20

點(diǎn)評 本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)；解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，以及掌握紙帶的處理，知道某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，注意有效數(shù)字的保留．