Question

【題目】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)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落下，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：

A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；

B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；

C．用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；

D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶；

E．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；

F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能。

指出其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)，并說明其原因。答：______________。

（2）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50Hz的交變電源上，自由下落的重物質(zhì)量為1kg，一條理想的紙帶數(shù)據(jù)如下圖所示，單位是cm，取g=9.8m/s2，O、A之間有幾個(gè)點(diǎn)沒畫出。O點(diǎn)是重物開始下落時(shí)打出的第一個(gè)點(diǎn)。從起點(diǎn)O到打下點(diǎn)B的過程中重力勢(shì)能減少量ΔEP＝_____________，此過程中物體動(dòng)能的增量ΔEK＝________。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）判斷機(jī)械能_______（填“是 ”或“否”）守恒，理由是________________。

Answer 1

【答案】（1）B錯(cuò)誤，應(yīng)接電源的交流輸出端；D錯(cuò)誤，先接通電源再釋放夾子；C是不必要的； （2）2.34J 2.33J 是 在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，重物的重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量．

【解析】

（1）B、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的交流輸出端上，故B錯(cuò)誤．C、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，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以C步驟不必要．D、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故D錯(cuò)誤．所以沒有必要或操作不當(dāng)?shù)牟襟E為BCD．
（2）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論

重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，重物的重力勢(shì)能的減少量：△EpB=mgh=1.0×9.8×0.2386J≈2.34J．

在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，重物的重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量，所以在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒．