Question

11．在利用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：
（1）下列器材中不必要的一項(xiàng)是C（只需填字母代號．）
   A．重物    B．紙帶     C．天平     D.50Hz低壓交流電源   E．毫米刻度尺
（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的誤差，下列說法正確的是D
A．必須選擇質(zhì)量較小的重物，以便減小誤差
B．只有選擇第1、2兩點(diǎn)間距約為2mm的紙帶，才能完成此實(shí)驗(yàn)
C．必須先松開紙帶后接通電源，以便減小誤差
D．本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用密度較大的重物，以便減小誤差
（3）在該實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m=lkg的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點(diǎn)，如圖所示．O是重錘剛下落時(shí)打下的點(diǎn)，相鄰記數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，長度單位是cm，g=9.8m/s²．則從點(diǎn)O到打下記數(shù)點(diǎn)B的過程中，物體重力勢能的減小量△E_p=0.476J，動(dòng)能的增加量AE_k=0.473J（兩空均保留3位有效數(shù)字）．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)△E_p和△E_k的數(shù)值間總存在誤差，其原因是阻力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析，明確需要測量的物理量；
（2）掌握本實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，掌握如何選擇紙帶；
（3）根據(jù)mgh計(jì)算重力勢能的減小量；根據(jù)動(dòng)能表達(dá)式計(jì)算動(dòng)能的增加量；并分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證動(dòng)能增加量和勢能減小量是否相等，質(zhì)量約去，不一定需要天平測量物體的質(zhì)量，所以天平不必要．
故選C
（2）A、為了減小阻力對其影響，選用重錘時(shí)，應(yīng)該選用質(zhì)量大體積小重錘的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，故A錯(cuò)誤，D正確；
B、物體自由下落時(shí)根據(jù)公式h=$\frac{1}{2}$gt²，其中t=T=0.02s，由此可知，開始所打兩個(gè)點(diǎn)之間的距離約等于2mm，但驗(yàn)證機(jī)械能守恒，不是必須選擇的，故B錯(cuò)誤；
C、應(yīng)先接通電壓后釋放紙帶，故C錯(cuò)誤．
故選D
（3）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2t}=\frac{0.0702-0.0313}{0.04}$=0.97m/s
重物由0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，重物的重力勢能的減少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.0486 J=0.476J．
E_kB=$\frac{1}{2}{{mv}_{B}}^{2}$=0.473J
重力勢能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力，機(jī)械能損失．
故答案為：（1）C；（2）D；（3）0.476；0.473；阻力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點(diǎn)評 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題．
要注意單位的換算．
要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．