Question

2．如圖1為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題：

（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有AD．（填入正確選項(xiàng)前的字母）
A．刻度尺       B．秒表      C．低壓直流電源        D．低壓交流電源
（2）請把實(shí)驗(yàn)的部分步驟填完整：
①將紙帶連好重物，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手豎直提著紙帶；
②將重物停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，先接通電源，再釋放重錘，重物拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn)，斷開開關(guān)；
③更換紙帶，重復(fù)②的操作．
（3）若實(shí)驗(yàn)中所用重錘質(zhì)量m=1.0kg，打點(diǎn)紙帶如圖2所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘的速度v_B=0.79m/s，重錘動(dòng)能E_KB=0.31J，從開始下落起至B點(diǎn)，重錘的重力勢能減少量是0.32J，重錘動(dòng)能小于重力勢能的減少量的原因主要是重錘下落時(shí)受到空氣阻力和打點(diǎn)針與紙帶間的阻力作用．（取g=9.8m/s²，本題結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，圖中數(shù)據(jù)是從起始點(diǎn)O到各點(diǎn)的距離）

Answer 1

分析 （1）通過實(shí)驗(yàn)的原理，確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材．
（2）凡是使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的試驗(yàn)，均要求先接通電源，再放開物體，解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
（3）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(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，從而求出動(dòng)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．

解答 解：（1）通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，故不需要秒表，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該與交流電源連接，需要刻度尺測量紙帶上兩點(diǎn)間的距離．故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．
所以選：AD．
（2）實(shí)驗(yàn)過程中必須先接通電源，再釋放重錘，每次更換紙帶時(shí)都要關(guān)閉電源，斷開開關(guān)；
（3）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=0.79m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=0.31J
重錘重力勢能減小量：△E_P=mgh=1.0×9.8×0.0324 J=0.32J
重物下落的過程中，由于受到空氣阻力和打點(diǎn)針與紙帶間的阻力作用，因此重錘動(dòng)能小于重力勢能的減少量．
故答案為：（1）AD； （2）先接通電源，再釋放重錘，斷開開關(guān)．（3）0.79，0.31，0.32，重物下落時(shí)受到空氣阻力和打點(diǎn)針與紙帶間的阻力作用．

點(diǎn)評 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題，要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．