Question

9．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在電壓為6V、頻率為50Hz的交流電源上，自由下落的重物質(zhì)量為1kg，一條理想的紙帶的數(shù)據(jù)如圖所示，單位cm，g取10m/s²，O是打的第一個(gè)點(diǎn)，O、A之間有幾個(gè)點(diǎn)沒(méi)畫(huà)出：

（1）下列說(shuō)法中正確的是AC
A．先接通電源，后釋放紙帶
B．使用電磁電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)候要使用4-6V的直流電源
C．該實(shí)驗(yàn)可以缺少秒表和天平兩種器材
D．利用刻度尺可以測(cè)量出下落高度h，則該點(diǎn)速度為$\sqrt{2gh}$
（2）從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量△E_P=0.50J，此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量△E_K=0.48J．
（3）造成△E_P＞△E_K（填“＞、=、＜”），其不相等的主要原因是原因是紙帶與限位孔的摩擦和空氣的阻力．

Answer 1

分析 從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)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．從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．該實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)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）A、先接通電源，后釋放紙帶，否則紙帶不能充分利用，故A正確；
B．使用電磁電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)候要使用4-6V的交流電源，而不是直流電源，故B錯(cuò)誤；
C．該實(shí)驗(yàn)不需要秒表和天平兩種器材，故C正確；
D．利用刻度尺可以測(cè)量出下落高度h，然而該點(diǎn)速度不能為$\sqrt{2gh}$，否則不是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，卻變成理論推導(dǎo)，故D錯(cuò)誤；
故選AC；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度有：
V_B=$\frac{{X}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$m/s=0.98m/s，
動(dòng)能變化量：△E_K=$\frac{1}{2}$m${V}_{B}^{2}$=0.48J
根據(jù)功能關(guān)系可知，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能的減少量為：
△E_P=mgh=1.0×10×0.05J=0.50J
（3）由（2）可知重力勢(shì)能的減小量大于動(dòng)能的增加量，其原因是物體下落過(guò)程中存在阻力．
故答案為：（1）AC； （2）0.50；0.48；（3）＞；原因是紙帶與限位孔的摩擦和空氣的阻力．

點(diǎn)評(píng) 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問(wèn)題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問(wèn)題，對(duì)于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，我們有時(shí)也需要實(shí)驗(yàn)原理、測(cè)量數(shù)據(jù)等各個(gè)方面分析產(chǎn)生誤差的原因．