Question

14．用如圖甲所示的實(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，可輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種，重物從高處由靜止開始下落，拖著紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶的點(diǎn)進(jìn)行測量，即可驗(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：
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．先釋放重物，后接通電源開關(guān)，打出一條紙帶；
D．用天平測量出重物的質(zhì)量
E．測量打出的紙帶上某些點(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．
其中沒有必要進(jìn)行的步驟是D，操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是BC（將其選項(xiàng)對應(yīng)的字母填在橫線處）
（2）如圖乙是該實(shí)驗(yàn)小組打出的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，紙帶上的O點(diǎn)是起始點(diǎn)，選取紙帶上連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D、E、F作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離依次為27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50Hz的交流點(diǎn)，重物的質(zhì)量為0.5kg，則從計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)O到打下點(diǎn)D的過程中，重物減小的重力勢能△E_P=2.18J，重物增加的動(dòng)能△E_K=2.12J，兩者不完全相等的主要原因是存在阻力（重力加速度g取10m/s²，計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）通過實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測量的物理量，從而確定不需要的測量步驟．實(shí)驗(yàn)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源，先接通電源，再釋放紙帶；
（2）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：因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}m{v}^{2}$的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平．故D沒有必要．
應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上，故B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，由于重物運(yùn)動(dòng)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C錯(cuò)誤．
故答案為：D、BC
（2）重力勢能減小量△E_p=mgh=0.5×10×0.4365J=2.18J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_D=$\frac{x}{t}=\frac{0.4966-0.3802}{0.04}=2.91m/s$
E_kD=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×0.5×（2.91）² J=2.12J
動(dòng)能增加量△E_k=E_kD-0=2.12J
由于存在阻力作用，所以減小的重力勢能大于動(dòng)能的增加了．
故答案為：（1）D；BC；（2）2.18；2.12；存在阻力．

點(diǎn)評 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)，要熟記求紙帶上某點(diǎn)瞬時(shí)速度的求法．