Question

13．某物理學(xué)習(xí)小組利用如圖1所示的器材驗證機械能守恒定律，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.80m/s²，測出所用重物（包括夾子）的質(zhì)量m=1.00kg，實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個計時點記作O，另選連續(xù)的3個計時點A、B、C作為測量點，測量結(jié)果如圖2所示．

（1）關(guān)于該實驗，以下說法正確的有D
A．所選重物質(zhì)量要盡量大一些，密度可以小一點
B．實驗中必須用天平測出重物（包括夾子）的質(zhì)量
C．可以先釋放紙帶，再接通電源
D．采用電火花計時器打點比電磁打點計時器打點，實驗誤差要小
（2）如果他們實驗操作無誤，請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求出重物由O點運動到B點，重力勢能的減少量為0.474J，動能的增加量為0.468J（結(jié)果均保留3為有效數(shù)字）

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，清楚該實驗的誤差來源．
由平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得B點的速度，由動能表達式可得B點的動能，由重力勢能表達式mgh可得重物由O點運動到B點的過程中，重力勢能的減少量；

解答 解：（1）實驗供選擇的重物應(yīng)該相對質(zhì)量較大、體積較小的物體，即密度較大的物體，這樣能減少摩擦阻力的影響，故A錯誤；
B、因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要測出重物的質(zhì)量，故B錯誤；
C、先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，在紙帶上打出一系列點，利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯誤．
D、選用電火花計時器比電磁打點計時器更好，可減小阻力影響，故D正確；
故選：D．
（2）重物由O點運動到B點的過程中，重力勢能的減少量為：△E_P=mgh=1×9.8×0.0484=0.474J；
用勻變速直線運動的推論得：
B點的速度為：v_B=$\frac{0.0697-0.0310}{2×0.02}$=0.9675m/s
所以增加的動能為：△E_K=$\frac{1}{2}$×1×（0.9675）²=0.468 J
故答案為：（1）D
（2）0.474；0.468

點評 紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題，計算過程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．