Question

10．在驗證“機(jī)械能守恒定律”的實驗中，一同學(xué)進(jìn)行如下操作：
①將打點計時器水平固定在鐵架臺上
②將長約0.5m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點計時器．用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的地方
③先松開紙帶，后接通電源，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點
④換幾條紙帶，重做上面的實驗
⑤在打出的紙帶中挑選第一、二兩點間距接近2mm，且點跡清楚的紙帶進(jìn)行測量，先記下O點的位置，依次再取四個計數(shù)點A、B、C、D．求出相應(yīng)位置對應(yīng)的速度及其下落的高度
⑥將測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入自己設(shè)計的表格中
⑦根據(jù)以上測得的數(shù)據(jù)計算相應(yīng)的$\frac{1}{2}{v^2}$和gh_n的值．驗證機(jī)械能守恒定律
Ⅰ．以上操作有錯誤的是①③；
Ⅱ．實驗中選出一條紙帶如圖所示，其中O點為起始點，A、B、C、D為四個計數(shù)點，打點計時器所選用電源是頻率為50Hz的交流電，用最小刻度為1mm的刻度尺，測得OA=11.13m，OB=17.69m，OC=25.9m．這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)據(jù)要求的是OC，在計數(shù)點A和B之間，B和C之間各還有一個點，重錘的質(zhì)量為m=1.5kg，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，當(dāng)打點到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了2.60J，這時它的動能是2.56J．（g=9.8m/s²）

Ⅲ．實驗中往往出現(xiàn)重錘的重力勢能減少量大于動能的增加量，其主要原因是實驗中存在阻力．．

Answer 1

分析 Ⅰ解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．實驗時打點計時器應(yīng)豎直地固定在鐵架臺上，應(yīng)先接通電源讓打點計時器打點穩(wěn)定后松開紙帶讓重物下落．
Ⅱ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．紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計算出打出某點時紙帶運(yùn)動的瞬時速度．從而求出動能．
Ⅲ重力勢能減少量大于動能的增加量，說明產(chǎn)生了內(nèi)能，存在阻力．

解答 解：Ⅰ．以上操作有錯誤的是①③，①中應(yīng)將打點計時器豎直固定在鐵架臺上，③中應(yīng)先接通電源，后松開紙帶，讓重物自由下落．
Ⅱ．這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)據(jù)要求的是OC，到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了mgh_B=1.5×9.8×0.1769J=2.60J，B點的速度為：${v_B}=\frac{{{h_{AC}}}}{2t}=\frac{{（25.9-11.13）×{{10}^{-2}}}}{2×0.04}m/s=1.846m/s$，B點的動能為：${E_K}=\frac{1}{2}mv_B^2=2.56J$．
Ⅲ．實驗中往往出現(xiàn)重錘的重力勢能減少量大于動能的增加量，其主要原因是實驗中存在阻力．
故答案為：Ⅰ①③，ⅡOC，2.60J，2.56J，Ⅲ實驗中存在阻力．

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進(jìn)行分析實驗中應(yīng)注意的問題，本實驗利用勻變速直線運(yùn)動的推論求瞬時速度，要能理解并熟練應(yīng)用．