Question

18．（1）在驗證機械能守恒定律實驗中，如下操作中錯誤的CD．
A．打出幾條紙帶，選出點跡清晰的紙帶備用
B．重錘的質(zhì)量應盡可能大些
C．實驗中必須用天平測出重錘的質(zhì)量
D．實驗中必須先釋放紙帶再接通電源
（2）在驗證機械能守恒定律實驗中，某次實驗打出的紙帶如圖所示，其中A、B為打下的第1、2個點，D、E、F為連續(xù)取出的計數(shù)點，測得D、E、F到A的距離分別為x₁、x₂、x₃，設計數(shù)點D、E、F兩點間的時間間隔為T，重錘質(zhì)量為m，實驗地點重力加速度為g．一位學生想從紙帶上驗證打下A點到打下E點過程中，重錘的機械能守恒，具體做法如下：

①打下E點時重錘的速度v_E=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$．
②重錘重力勢能減少量△E_P=mgx₂，動能增量△E_K=$\frac{m（{x}_{3}-{x}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
③比較△E_P和△E_K發(fā)現(xiàn)，重錘重力勢能的減少量△E_P大于動能的增加量△E_K，造成這一誤差的原因摩擦阻力對重錘做負功或重錘和紙帶受空氣阻力和摩擦力作用．

Answer 1

分析 正確解答本題需要掌握：理解該實驗的實驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點計時器的使用；理解實驗中的注意事項以及如何進行數(shù)據(jù)處理；對于任何實驗注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的瞬時速度，從而求出動能的增加量．
該實驗的誤差主要來源于紙帶和打點計時器的摩擦以及空氣阻力的存在．

解答 解：（1）A、打出幾條紙帶，選出點跡清晰的紙帶備用，故A正確；
B、重物的質(zhì)量應盡可能大些，這樣可以減小阻力引起的誤差，故B正確；
C、等式兩邊的質(zhì)量可以約去，因此不一定需要天平，故C錯誤；
D、打點計時器運用時，都是先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶，D錯誤；
本題選擇錯誤的，故選：CD；
（2）①根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度得：
E點的瞬時速度：v_E=$\frac{{x}_{DF}}{2T}$=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$
②從A點到E點過程中，重力勢能的減小量為：△E_P=mgx₂
則動能增量為：△E_K=$\frac{1}{2}$mv_E²=$\frac{m（{x}_{3}-{x}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$
③重錘重力勢能的減少量△E_P大于動能的增加量△E_K，造成這一誤差的原因是摩擦阻力對重錘做負功或重錘和紙帶受空氣阻力和摩擦力作用．
故答案為：（1）CD；（2）①$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$；②mgx₂；$\frac{m（{x}_{3}-{x}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；③摩擦阻力對重錘做負功或重錘和紙帶受空氣阻力和摩擦力作用．

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．
要知道紙帶通過時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢能有相當一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．