Question

8．用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測量，即驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟，其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是BCD．
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動(dòng)能．
（2）圖2是實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下記數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度V_B=0.97m/s（保留兩位有效數(shù)字）；

（3）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=0.48mJ，動(dòng)能的增加量△E_K=0.47mJ （g=9.8m/s²，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）； 因此可以得出結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)重錘的機(jī)械能在下落的過程中守恒．
（4）比較△E_P、△E_K的大小△E_P＞△E_K，原因是克服阻力做功使一部分重力勢能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，沒有完全轉(zhuǎn)化成重錘的動(dòng)能．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，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)．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）B：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“交流輸出”上，故B錯(cuò)誤．
C：因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平．故C沒有必要
D：開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，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(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差．故D錯(cuò)誤．
故選BCD．
（2）：勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，由此可以求出B點(diǎn)的速度大小為：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{0.0702-0.0313}{0.04}$=0.97m/s
（3）重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.0486m J=0.48mJ．
動(dòng)能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}$mv_B²=0.47mJ．
所以在誤差允許的范圍內(nèi)重錘的機(jī)械能在下落的過程中守恒．
（4）△E_p=0.48mJ＞△E_K=0.47mJ，△E_P=W_G，而△E_K=W_合=W_G+W_f，所以克服阻力做功使一部分重力勢能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，沒有完全轉(zhuǎn)化成重錘的動(dòng)能．
故答案為：（1）BCD
（2）0.97m/s
（3）0.48m  0.47m  在誤差允許的范圍內(nèi)重錘的機(jī)械能在下落的過程中守恒
（4）＞克服阻力做功使一部分重力勢能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，沒有完全轉(zhuǎn)化成重錘的動(dòng)能

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，通過原理確定所需測量的物理量，以及知道實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，需加以總結(jié)．