Question

13．在利用落體法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，
（1）下列器材中不必要的一項(xiàng)是C（只需填字母代號(hào)）．
A．重物    B．紙帶   C．天平    D．低壓交流電源    E．毫米刻度尺
（2）如在此實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度值�?.80m/s²，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量得A、B、C三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)O的距離如圖所示，已知相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有一個(gè)點(diǎn)未畫出．單位均是cm，那么（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）：

①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度V_B=1.5m/s
②從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中重力勢(shì)能減少量是△E_P=1.225J，此過程中物體動(dòng)能的增加量是△E_K=1.125J；
③通過計(jì)算，數(shù)值上△E_P＞△E_K （填“＞”“=”或“＜”），原因是物體下落過程中受阻力作用．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需的測(cè)量器材．實(shí)驗(yàn)時(shí)，重錘應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶拉著，處于豎直狀態(tài)，兩限位孔豎直對(duì)齊．根據(jù)相等時(shí)間內(nèi)的位移越來越大，確定正確的紙帶．
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．該實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦以及空氣阻力的存在．

解答 解：（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，表達(dá)式為：mgh=$\frac{1}{2}$mv²；兩邊質(zhì)量可以消去；故不需要測(cè)量質(zhì)量；故不需要天平；故選：C；
（2）①利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.1901-0.0701}{4×0.02}$=1.5m/s；
②重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.125J=1.225 J．
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×1．{5}^{2}$=1.125 J．
③通過計(jì)算，數(shù)值△E_P大于△E_k，這是因?yàn)槲矬w下落過程中受阻力作用．
故答案為：（1）C；
（2）①1.5；
②1.225、1.125；
③＞；物體下落過程中受阻力作用．

點(diǎn)評(píng) 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題．要注意單位的換算．要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．