Question

13．在利用落體法“驗證機械能守恒定律”的實驗中，
（1）下列器材中不必要的一項是C（只需填字母代號）．
A．重物    B．紙帶   C．天平    D．低壓交流電源    E．毫米刻度尺
（2）如在此實驗中，打點計時器所用電源頻率為50Hz，當?shù)刂亓�加速度值�?.80m/s²，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量，測量得A、B、C三個計數(shù)點到第一個點O的距離如圖所示，已知相鄰兩個計數(shù)點間有一個點未畫出．單位均是cm，那么（計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）：

①打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度V_B=1.5m/s
②從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是△E_P=1.225J，此過程中物體動能的增加量是△E_K=1.125J；
③通過計算，數(shù)值上△E_P＞△E_K （填“＞”“=”或“＜”），原因是物體下落過程中受阻力作用．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理確定所需的測量器材．實驗時，重錘應緊靠打點計時器，紙帶拉著，處于豎直狀態(tài)，兩限位孔豎直對齊．根據(jù)相等時間內(nèi)的位移越來越大，確定正確的紙帶．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．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．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）在驗證機械能守恒定律時，表達式為：mgh=$\frac{1}{2}$mv²；兩邊質(zhì)量可以消去；故不需要測量質(zhì)量；故不需要天平；故選：C；
（2）①利用勻變速直線運動的推論
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.1901-0.0701}{4×0.02}$=1.5m/s；
②重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.125J=1.225 J．
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×1．{5}^{2}$=1.125 J．
③通過計算，數(shù)值△E_P大于△E_k，這是因為物體下落過程中受阻力作用．
故答案為：（1）C；
（2）①1.5；
②1.225、1.125；
③＞；物體下落過程中受阻力作用．

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．要注意單位的換算．要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．