Question

11．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，
（1）供選擇的重物有以下四個(gè)，應(yīng)選擇C．
A．質(zhì)量為100g的木球                B．質(zhì)量為10g的砝碼
C．質(zhì)量為200g的重錘                D．質(zhì)量為10g的塑料球
（2）下面列出一些實(shí)驗(yàn)步驟：
A．將重物與紙帶連接好，將紙帶穿過(guò)計(jì)時(shí)器，上端用手提著，使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處．
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，注意使兩個(gè)限位孔在同一豎直線上．
C．用天平稱重物和夾子的質(zhì)量；
D．先釋放紙帶后再接通電源．
E．用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間；
F．拆下導(dǎo)線，整理器材．在三條紙帶中選出較好的一條；進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)論，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告．
G．切斷電源，更換紙帶，重新進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)．
對(duì)于本實(shí)驗(yàn)以上步驟中，不必要的兩個(gè)步驟是CE；錯(cuò)誤的步驟是D．（填寫字母代號(hào)）
（3）若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度的值�?.80m/s²，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點(diǎn)間的距離分別為0.18cm、0.19cm和0.25cm．可見(jiàn)其中肯定有一位學(xué)生在操作上有錯(cuò)誤，錯(cuò)誤操作者是：丙．
（4）按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)的距離如圖所示（相鄰計(jì)數(shù)），從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量是△E_p=0.49J，此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量△E_k=0.48 J（取g=9.8m/s²）．
（5）通過(guò)計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”）這是因?yàn)橄侣溥^(guò)程存在阻力，使一部分得重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)機(jī)械能守恒的條件：只有重力做功，應(yīng)盡量減小阻力的影響，重物的重力應(yīng)較重，體積較小的．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測(cè)量的物理量，從而得出不必要的步驟．
（3）根據(jù)位移時(shí)間公式求出第一個(gè)T內(nèi)的位移，確定出哪一位同學(xué)操作錯(cuò)誤．
（4、5）根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，結(jié)合某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度，求出動(dòng)能的增加量．從而進(jìn)行比較，分析誤差的原因．

解答 解：（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，要盡量減小阻力的影響，實(shí)驗(yàn)重物選擇質(zhì)量較大的，體積較小的物體，故選：C．
（2）在實(shí)驗(yàn)中，需驗(yàn)證重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等，由于等式的兩邊都有質(zhì)量，可以約去，實(shí)驗(yàn)不必要用天平測(cè)量重物和夾子的質(zhì)量；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量時(shí)間，不需要用秒表測(cè)量重物下落的時(shí)間．故不必要的步驟為：CE．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，所以錯(cuò)誤的步驟為：D．
（3）第1、2個(gè)點(diǎn)的距離x=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×9.8×0.0{2}^{2}=0.00196m=1.96mm$，可知操作錯(cuò)誤的是丙．
（4）重物重力勢(shì)能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.00501J=0.49J，B點(diǎn)的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}m/s$=0.98m/s，則動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.9{8}^{2}$J=0.48J．
（5）通過(guò)計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k，原因是下落過(guò)程存在阻力，使一部分得重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故答案為：（1）C；       （2）CE；    D．
（3）丙；    （4）0.49；    0.48   
（5）＞； 下落過(guò)程存在阻力，使一部分得重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，會(huì)通過(guò)原理確定需要測(cè)量的物理量，以及知道實(shí)驗(yàn)誤差引起的原因．掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度，得出動(dòng)能的變化量．