Question

某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律。已知當地的重力加速度g＝9.80m/s²。實驗小組選出的一條紙帶如圖乙所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數點，在計數點A和B、B和C之間還各有一個點。打點計時器的打點周期T=0.02s。

（1）要驗證重錘下落過程中符合機械能守恒，除了圖示器材，以下實驗器材必須要選取的有___________。（填寫字母代號）
A．秒表        B．刻度尺         C．天平          D．交流電源
（2）為了驗證機械能守恒的規律，我們需要證明的表達式為（請根據題目已知和圖乙中測量量的符號寫出表達式）__________________。
（3）實驗中由于阻力的存在，預計在此實驗中重力勢能的減少量應該_____________動能的增加量（選填“大于”、“小于”或“等于”）。
（4）進一步測得圖乙中h₁=12.01cm，h₂=7.14cm，h₃=8.71cm。若重錘的質量為0.10kg，根據以上數據可知：當打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了    J，此時重錘的動能比開始下落時增加了       J。（計算結果保留3位有效數字）
（5）根據計算結果分析，該實驗小組在做實驗時可能出現的問題是                               。

Answer 1

（1）BD；（2）g(h₁+h₂)= ；（3）大于；（4）0.188；0.196；（5）實驗時先釋放紙帶，然后再接通打點計時器的電源。

解析試題解析：（1）圖示中的器材已經知道了，但實驗時我們還需要選取的是刻度尺，用它來測距離，還需要交流電流，用它來讓打點計時器工作；而秒表與天平就不需要了，故選BD。
（2）由于O為第一個點，動能為零，我們再以B點為零勢能點，則O點的重力勢能為mg(h₁+h₂)；B點的速度為v_B=，所以B點的動能為，故需要證明的表達式為mg(h₁+h₂)= ，即g(h₁+h₂)= ；
(3)由于阻力的存在，動能的增量會減少，故重力勢能的減少量應該大于動能的增加量；
（4）將數據代入計算得，重力勢能減少了：mg(h₁+h₂)=0.1×9.8×（0.1201+0.0714）J=0.188J；動能增加了：=J=0.196J；
（5）由于實際的結果是動能的增量大于重力勢能的增量，故其出現的問題是實驗時先釋放紙帶，然后再接通打點計時器的電源，說明打第一個點時，紙帶已經具有一定的速度了。
考點：驗證機械能守恒定律。