Question

3．關(guān)于驗證機械能守恒定律實驗，下面列出一些實驗步驟：
A．用天平稱出重物和夾子質(zhì)量
B．在三條紙帶中選出較好的一條
C．將紙帶穿過打點計時器的限位孔，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器，處于靜止?fàn)顟B(tài)
D．把打點計時器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)到6V（電源不接通）
E．把打點計時器用鐵夾固定放到桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直面內(nèi)
F．在紙帶上選取兩個點，進行測量并記錄數(shù)據(jù)，進行計算，得出結(jié)論，完成實驗報告．
G．用秒表測出重物下落的時間
H．接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后釋放紙帶
I．切斷電源，更換紙帶，重新進行兩次實驗
（1）對于本實驗以上步驟中，不必要的有A、G；  正確步驟的合理順序是EDCHIBF （填寫代表字母）．
（2）若實驗中所用重物的質(zhì)量m=1kg．打點紙帶如圖所示，打點時間間隔為0.02s，則記錄B點時，重物速度v_B=0.59m/s，重物動能E_k=0.17J．（g取9.8m/s²）

（3）根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點的速度v，量出下落距離h，則以$\frac{v^2}{2}$為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是圖中的A

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定實驗所需測量的物理量，從而確定不必要的步驟，根據(jù)按照器材、進行實驗、數(shù)據(jù)處理的順序排列操作步驟．
（2）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出重物的動能．
（3）根據(jù)機械能守恒得出$\frac{{v}^{2}}{2}-h$的表達式，從而確定正確的圖線．

解答 解：（1）驗證機械能守恒，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，表達式的兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不必要測量重物和夾子的質(zhì)量．打點計時器可以測量時間，所以不需用秒表測量重物的運動時間．故不必要的步驟為：AG．
實驗時，先安裝器材，步驟順序為：EDC，然后進行實驗，步驟順序為：HI，最后是數(shù)據(jù)處理，順序為BF．所以操作步驟為：EDCHIBF．
（2）B點的速度等于AC段的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（31.4-7.8）×1{0}^{-3}}{0.04}m/s=0.59m/s$．則重物的動能${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.5{9}^{2}$≈0.17J
（3）根據(jù)機械能守恒得，mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，知$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$，即圖線為過原點的傾斜直線．故A正確．
故答案為：（1）A、G    EDCHIBF     
（2）0.59 m/s　 0.17 J    （3）A

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，利用圖象進行數(shù)據(jù)處理時注意從物理角度找出兩個物理變量的關(guān)系表達式．