Question

13．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，
（1）下列敘述正確的是CD
A．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間
B．可用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算重物的瞬時(shí)速度
C．因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)比較$\frac{m{v}^{2}}{2}$和mgh是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，故不需要測(cè)量重物的質(zhì)量
D．釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過(guò)限位孔
（2）讓質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，所用電源的頻率為50Hz，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測(cè)量時(shí)各各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示，（圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D、E分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)，單位：mm）

根據(jù)紙帶要求計(jì)算：（取g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）
①重錘從開(kāi)始下落到打B點(diǎn)時(shí)，減少的重力勢(shì)能為1.91J
②重錘從下落到打B點(diǎn)時(shí)增加的動(dòng)能為1.88 J
③從②③數(shù)據(jù)可以看到重錘減少的重力勢(shì)能略大于其增加的動(dòng)能，分析原因可能是因?yàn)橹劐N在下落時(shí)要受到阻力作用（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦阻力、空氣阻力等），重錘克服阻力做功要損失一部分機(jī)械能．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和操作中的注意事項(xiàng)確定合適的器材以及正確的操作步驟．
該實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是在知道原理的情況下進(jìn)行驗(yàn)證，因此求出物體下落時(shí)重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等即可驗(yàn)證，但是由于存在誤差，物體下落時(shí)克服阻力做功，因此重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）A、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身是計(jì)時(shí)打點(diǎn)的，不需要秒表，故A錯(cuò)誤；
B、自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度是a=g，即沒(méi)有阻力情況下的運(yùn)動(dòng)，若用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算則認(rèn)為重物只受重力，忽略了阻力的影響，無(wú)論怎樣計(jì)算的結(jié)果一定是機(jī)械能守恒的，故B錯(cuò)誤；
C、因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)比較$\frac{1}{2}m{v}^{2}$和mgh是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，故不需要測(cè)量重物的質(zhì)量；C正確；
D、釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過(guò)限位孔．D正確；
故選：CD；
（2）重力勢(shì)能的減小量為：△E_P=mgh_OB=1×9.8×0.195=1.91J；
B點(diǎn)時(shí)的速度等于AC之間的平均速度：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2805-0.1250}{2×2×0.02}$m/s=1.94m/s
重錘下落到B點(diǎn)時(shí)增加的動(dòng)能為：E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}$×1×1.94²J=1.88J；
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以得出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘減小的重力勢(shì)能等于其動(dòng)能的增加，驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．
故答案為：（1）CD；（2）①1.91；②1.88；③重錘在下落時(shí)要受到阻力作用（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦阻力、空氣阻力等），重錘克服阻力做功要損失一部分機(jī)械能．

點(diǎn)評(píng) 通過(guò)該題理解驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)原理，提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，該題是考查基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的好題．