Question

14．用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗所用的電源為學生電源，可輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種，重物從高處由靜止開始下落，拖著紙帶打出一系列的點，對紙帶的點進行測量，即可驗證機械能守恒定律

（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”上；
C．先釋放重物，后接通電源開關，打出一條紙帶；
D．用天平測量出重物的質量
E．測量打出的紙帶上某些點間的距離；
F．根據(jù)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．
其中沒有必要進行的步驟是D，操作不恰當?shù)牟襟E是BC（將其選項對應的字母填在橫線處）
（2）如圖乙是該實驗小組打出的一條點跡清晰的紙帶，紙帶上的O點是起始點，選取紙帶上連續(xù)的點A、B、C、D、E、F作為計數(shù)點，并測出各計數(shù)點到O點的距離依次為27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm已知打點計時器所用的電源是50Hz的交流點，重物的質量為0.5kg，則從計時器打下點O到打下點D的過程中，重物減小的重力勢能△E_P=2.18J，重物增加的動能△E_K=2.12J，兩者不完全相等的主要原因是存在阻力（重力加速度g取10m/s²，計算結果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）通過實驗的原理確定需要測量的物理量，從而確定不需要的測量步驟．實驗時，打點計時器應接交流電源，先接通電源，再釋放紙帶；
（2）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}m{v}^{2}$的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平．故D沒有必要．
應將打點計時器接到電源的交流輸出端上，故B錯誤．
開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故C錯誤．
故答案為：D、BC
（2）重力勢能減小量△E_p=mgh=0.5×10×0.4365J=2.18J．
利用勻變速直線運動的推論
v_D=$\frac{x}{t}=\frac{0.4966-0.3802}{0.04}=2.91m/s$
E_kD=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×0.5×（2.91）² J=2.12J
動能增加量△E_k=E_kD-0=2.12J
由于存在阻力作用，所以減小的重力勢能大于動能的增加了．
故答案為：（1）D；BC；（2）2.18；2.12；存在阻力．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，通過原理確定所需測量的物理量，以及知道實驗中的注意事項，在平時的學習中，需加以總結，要熟記求紙帶上某點瞬時速度的求法．