Question

16．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：
①下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟，其中沒有必要或操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是：AB
A．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上
B．用天平測量出重錘的質(zhì)量
C．接通電源開關(guān)，等打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再釋放紙帶，打出一條紙帶
D．測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離，根據(jù)測量的結(jié)果驗(yàn)證減少的重力勢能是否等于增加的動能
②某同學(xué)用圖1所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如圖2所示的紙帶．測出點(diǎn)A、C間的距離為14.77cm，點(diǎn)C、E間的距離為16.33cm，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?.8m/s²，重錘的質(zhì)量為m=1.0kg，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用頻率為50H_Z的交流電．則重錘在下落過程中受到的平均阻力大小f=0.05 N．

③某同學(xué)完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示重錘增加的動能略大于重錘減少的重力勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是BC（填序號）
A．重錘的質(zhì)量測量錯(cuò)誤
B．該同學(xué)自編了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
C．交流電源的頻率不等于50Hz
D．重錘下落時(shí)受到的阻力過大．

Answer 1

分析 ①實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，不能使用直流電，實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理知，本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動能增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測量質(zhì)量．
②紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動的瞬時(shí)速度．從而求出動能．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．
③該實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦以及空氣阻力的存在．

解答 解：①應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上，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AB錯(cuò)誤．
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，若先接通電源，重物運(yùn)動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差．故CD正確．
本題選沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，故選：AB．
②物體下落的加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{0.1633-0.1477}{0.0{4}^{2}}$=9.75m/s²，
根據(jù)牛頓第二定律可以得到mg-f=ma，所以f=mg-ma=m（g-a）=1×（9.8-9.75）N=0.05N，
③實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示重錘增加的動能略大于重錘減少的重力勢能，說明測量的物體的速度偏大或者是物體的重力勢能偏小，
A、由mgh=$\frac{1}{2}$mv²可知，重錘的質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)無關(guān)，所以重錘的質(zhì)量測量錯(cuò)誤 不會影響實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，所以A錯(cuò)誤；
B、在計(jì)算中，該同學(xué)自編了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則物體的動能可能偏大，所以B正確；
C、交流電源的頻率不等于50H_Z．此時(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔不是0.02s，所以此時(shí)的測量的速度可能會大于真實(shí)的數(shù)值，導(dǎo)致重錘增加的動能略大于重錘減少的重力勢能，所以C正確；
D、重錘下落時(shí)受到的阻力過大，會使物體的速度減小，不會使物體的動能變大，所以D錯(cuò)誤．
故答案為：①AB；②0.05N；③BC．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，知道重錘的質(zhì)量可以不測，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶．
紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題．我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動的瞬時(shí)速度和加速度．