Question

13．某物理學(xué)習(xí)小組利用如圖1所示的器材驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.80m/s²，測(cè)出所用重物（包括夾子）的質(zhì)量m=1.00kg，實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的3個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C作為測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果如圖2所示．

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，以下說(shuō)法正確的有D
A．所選重物質(zhì)量要盡量大一些，密度可以小一點(diǎn)
B．實(shí)驗(yàn)中必須用天平測(cè)出重物（包括夾子）的質(zhì)量
C．可以先釋放紙帶，再接通電源
D．采用電火花計(jì)時(shí)器打點(diǎn)比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)誤差要小
（2）如果他們實(shí)驗(yàn)操作無(wú)誤，請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求出重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量為0.474J，動(dòng)能的增加量為0.468J（結(jié)果均保留3為有效數(shù)字）

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)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)，清楚該實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源．
由平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得B點(diǎn)的速度，由動(dòng)能表達(dá)式可得B點(diǎn)的動(dòng)能，由重力勢(shì)能表達(dá)式mgh可得重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量；

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)供選擇的重物應(yīng)該相對(duì)質(zhì)量較大、體積較小的物體，即密度較大的物體，這樣能減少摩擦阻力的影響，故A錯(cuò)誤；
B、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，不需要測(cè)出重物的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；
C、先接通電源，再松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落，在紙帶上打出一系列點(diǎn)，利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯(cuò)誤．
D、選用電火花計(jì)時(shí)器比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器更好，可減小阻力影響，故D正確；
故選：D．
（2）重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量為：△E_P=mgh=1×9.8×0.0484=0.474J；
用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
B點(diǎn)的速度為：v_B=$\frac{0.0697-0.0310}{2×0.02}$=0.9675m/s
所以增加的動(dòng)能為：△E_K=$\frac{1}{2}$×1×（0.9675）²=0.468 J
故答案為：（1）D
（2）0.474；0.468

點(diǎn)評(píng) 紙帶問(wèn)題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題，計(jì)算過(guò)程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程和能量守恒．