Question

18．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．現(xiàn)有的器材：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、帶夾子的重物．回答下列問(wèn)題：

（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有C．（填入選項(xiàng)前的字母）
A．秒表　　   　　B．天平         C．毫米刻度尺
（2）部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開(kāi)紙帶
B．手提紙帶的上端，讓重物靜止在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近
C．關(guān)閉電源，取出紙帶
D．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵夾上，讓紙帶穿過(guò)限位孔
上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是；DBAC（填入選項(xiàng)前的字母）
（3）實(shí)驗(yàn)中，夾子與重物的質(zhì)量m=250g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)．如圖2所示為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)連續(xù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．選取圖中O點(diǎn)和B點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，則重物重力勢(shì)能減少量△E_P=0.49J，動(dòng)能增量△E_K=0.48J．（以上均要求保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證鉤碼重力勢(shì)能的減小量與動(dòng)能的增加量是否相等，運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需使用交流電源．紙帶處理時(shí)需刻度尺．
首先是安裝實(shí)驗(yàn)的器材，然后是接通電源，放開(kāi)紙帶，為了取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，還要更換紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)幾次，最后是數(shù)據(jù)處理．
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)速度和加速度，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．

解答 解：（1）要驗(yàn)證鉤碼動(dòng)能的增加量與重力勢(shì)能的增加量是否相等，即mgh=$\frac{1}{2}$mv²，質(zhì)量可以約去，所以不需要天平，
要測(cè)量下落的高度和瞬時(shí)速度，在紙帶處理時(shí)需刻度尺．
紙帶上相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)的時(shí)間間隔已知，所以不需要秒表．
故選：C
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與操作步驟一一分析：
首先是安裝實(shí)驗(yàn)的器材，包括：D．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵夾上，讓紙帶穿過(guò)限位孔，B．手提紙帶的上端，讓重物靜止在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，然后是A．接通電源，放開(kāi)紙帶，最后C．關(guān)閉電源，取出紙帶．所以正確順序是DBAC．
（3）減少的重力勢(shì)能△Ep=mgh=0.25×9.8×0.2=0.49J
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_B=$\frac{0.2415-0.1635}{2×0.02}$=1.95m/s
所以增加的動(dòng)能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{1}{2}$0.25×（1.95）²=0.48J
故答案為：（1）C   （2）DBAC   （3）0.49；0.48

點(diǎn)評(píng) 要記好試驗(yàn)器材，必須結(jié)合試驗(yàn)的原理和試驗(yàn)的器材圖才能記憶牢固，單純的記憶試驗(yàn)器材容易遺漏；凡是涉及紙帶問(wèn)題的，基本都離不開(kāi)求一個(gè)點(diǎn)的速度，一般的方法是用“平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度”．