Question

12．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，正確地完成實(shí)驗(yàn)操作后，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖所示．在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，某同學(xué)取A、B兩點(diǎn)來驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，g取9.8m/s²，圖中測(cè)量結(jié)果記錄在下面的表格中．

（1）以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分，在這些步驟中多余的或錯(cuò)誤的有ABE
A．用天平稱出重錘的質(zhì)量
B．把電火花計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來
C．紙帶的一端固定到重錘上，另一端穿過電火花計(jì)時(shí)器限位孔，把重錘提升到一定的高度
D．接通電源，釋放紙帶
E．用秒表測(cè)出重錘下落的時(shí)間
（2）將表格中未填項(xiàng)目填寫完整；

項(xiàng)目	x1/cm	A點(diǎn)瞬時(shí)速度/（m•s-1）	x2/cm	B點(diǎn)瞬時(shí)速度/（m•s-1）	AB兩點(diǎn)間距離/cm
數(shù)據(jù)	3.92	0.98	12.80		50.00

（3）若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6kg，那么在A到B運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能的增加量為2.78 J，重力勢(shì)能的減少量為2.94 J（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)確定錯(cuò)誤和多余的操作步驟．
（2、3）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出A到B過程中動(dòng)能增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．

解答 解：（1）A、驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要稱出重錘的質(zhì)量，故A是多余的．
B、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接220V的交流電源，故B錯(cuò)誤．
E、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以直接記錄時(shí)間，不需要秒表測(cè)量，故E錯(cuò)誤．
故選：ABE．
（2）B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}=\frac{{x}_{2}}{2T}=\frac{12.8×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=3.20m/s$．
（3）在A到B運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.6×（3.2{0}^{2}-0.9{8}^{2}）J$≈2.78J，
重力勢(shì)能的減小量△E_p=mgh=0.6×9.8×0.5J≈2.94J．
故答案為：（1）ABE，（2）3.20，2.78，2.94．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求解重力勢(shì)能的減小量．