Question

18．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：

（1）做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)步驟有：
A．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在交流電源上
B．將連有重物的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提著紙帶，讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)器
C．松開紙帶、接通電源
D．更換紙帶，反復(fù)幾次，選用點(diǎn)跡清晰且第1、2兩點(diǎn)間距為2mm的紙帶
E．用天平稱出物體的質(zhì)量，利用mgh=$\frac{1}{2}$mv²驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
在上述實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是B和C；多余的是E．
（2）某同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分破壞了，剩下了一段紙帶上的各個(gè)點(diǎn)間的距離，他測(cè)出的結(jié)果如圖2紙帶所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz，重力加速度g=9.8m/s²．試?yán)�用這段紙帶說(shuō)明重錘通過(guò)2、5兩點(diǎn)時(shí)機(jī)械能守恒．
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)2、5兩點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度v₂=1.50m/s，v₅2.08m/s（保持三位有效數(shù)字）；
②重錘通過(guò)2、5兩點(diǎn)的過(guò)程，設(shè)重錘的質(zhì)量為m，重錘重力勢(shì)能減小量△Ep=1.06J，重錘動(dòng)能增加量△E_K1.04J（保留三位有效數(shù)字）．
③造成此實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是存在阻力．
（3）利用此套實(shí)驗(yàn)裝置，還可以完成哪些實(shí)驗(yàn)或者說(shuō)還可以測(cè)出哪些物體量：測(cè)量重力加速度；驗(yàn)證動(dòng)能定理；．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與操作步驟一一分析：①驗(yàn)證：mgh與$\frac{1}{2}m{v}^{2}$的關(guān)系，m約掉了，不需要測(cè)量m；②先接通電源后釋放紙帶
（2）根據(jù)平均速度公式求解速度，再求出動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量；并分析誤差原因；同時(shí)注意本裝置所能完成的實(shí)驗(yàn)．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與操作步驟一一分析：
應(yīng)讓重物從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放，以提高紙帶的使用率．故B錯(cuò)誤；
在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先開電源，再松紙帶；故C錯(cuò)誤；
驗(yàn)證：mgh與$\frac{1}{2}m{v}^{2}$的關(guān)系，m約掉了，不需要測(cè)量m所以E多余；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，有2點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于13段的平均速度，則：
${v}_{2}=\frac{{x}_{13}}{2T}=\frac{（2.80+3.20）cm}{2×0.02s}=1.50m/s$
5點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于46段的平均速度，則：
${v}_{5}=\frac{{x}_{46}}{2T}=\frac{（4.00+4.32）cm}{2×0.02s}=2.08m/s$=2.08m/s
此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量：
△E_k=$\frac{1}{2}m{v}_{5}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{2}^{2}$=1.04J
從點(diǎn)2到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量是：
△E_p=mg△h=1×9.8×（0.032+0.036+0.04）J=1.06J
明顯可以看出減小的重力勢(shì)能大于增加的動(dòng)能；原因是存在阻力；
（3）利用本實(shí)驗(yàn)裝置可以用來(lái)測(cè)量重力加速度；同時(shí)還可以驗(yàn)證動(dòng)能定理；
故答案為：（1）BCE；（2）①1.50；2.08；②1.06；1.04；存在阻力；③測(cè)量重力加速度；驗(yàn)證動(dòng)能定理；

點(diǎn)評(píng) 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問(wèn)題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問(wèn)題，對(duì)于字母的運(yùn)算要細(xì)心點(diǎn)，同時(shí)注意單位的換算和有效數(shù)字的保留問(wèn)題．