Question

9．用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點痕進行測量，即驗證機械能守恒定律．
（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測出重錘的質量；
D．先釋放懸掛紙帶的夾子，再接通電源開關打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點間的距離；
F．根據測量的結果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E是BCD（將其選項對應的字母填在橫線處）
（2）打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示，O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點（其他點未畫出）．已知打點計時器每隔0.02s打一點，當?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²．已知重物質量m，則（結果保留三位有效數(shù)字）：
①在紙帶上打下記數(shù)點B時的速度v=2.33m/s；
②在打點計時器打0～B計數(shù)點過程中系統(tǒng)功能的增量△E_K=2.71mJ，系統(tǒng)重力勢少量△E_P=2.74mJ．
（3）某同學利用這個裝置也可以粗略測量重力加速度的數(shù)值：讓重物從高處由靜止開始下落，重物拖著紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點痕進行測量，并作出$\frac{1}{2}$v²-h圖象如圖，該同學測得當?shù)氐闹亓�加速度g=9.6m/s²．

Answer 1

分析 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)據處理以及注意事項，只有理解了這些才能真正了解具體實驗操作的含義．
減少的重力勢能△Ep=mgh，根據勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，求出B點的速度大小，根據△E_k=$\frac{1}{2}$mv²可求出動能的增量．

解答 解：（1）B：將打點計時器應接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．
C：因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯誤．
D：開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，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，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據的采集和處理，會對實驗產生較大的誤差，故D錯誤．
故選：BCD．
（2）①利用勻變速直線運動的推論
v_B=$\frac{（0.3280-0.2350）m}{2×0.02}$=2.33 m/s
②E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=2.71m J
△E_k=E_kB-0=2.71m J
重力勢能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.28 J=2.74m J．
（3）據mgh=$\frac{1}{2}$mv²可知，$\frac{{v}^{2}}{2}$=gh，在$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖象中，斜率K=g，
據圖象可知g=$\frac{2.88}{0.30}$=9.6m/s²
故答案為：（1）BCD
（2）①2.33
②2.71m；2.74m
（3）9.6

點評 運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題．要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留；只有明確了實驗原理以及實驗的數(shù)據測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓練中加強練習．