Question

在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，一同學(xué)進(jìn)行如下操作
A．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器水平固定在鐵架臺(tái)上
B．將長(zhǎng)約0.5m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方
C．先松開(kāi)紙帶，再接通電源，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)
D．換幾條紙帶，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)
E．在答出的紙帶中挑選第一、第二兩點(diǎn)間距接近2mm，且點(diǎn)跡清楚的紙帶進(jìn)行測(cè)量，先記下O點(diǎn)（第一個(gè)點(diǎn)）的位置，再?gòu)暮竺孑^清晰的任意點(diǎn)開(kāi)始依次再取四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D，求出相應(yīng)位置對(duì)應(yīng)的速度及其下落的高度．
F．將測(cè)量數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入自己設(shè)計(jì)的表格中
G．根據(jù)以上測(cè)得數(shù)據(jù)計(jì)算相應(yīng)的動(dòng)能和重力勢(shì)能，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
（1）以上操作有錯(cuò)誤的是

AC

（2）選出一條紙帶如圖所示，其中O點(diǎn)為起點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過(guò)周期為0.02s的交流電，用最小刻度為mm的刻度尺，測(cè)得OA=11.13cm，OB=17.69cm，OC=25.9cm．這三個(gè)數(shù)字中不符合有效數(shù)字要求的是

OC

，應(yīng)寫(xiě)成

25.90

cm．在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B之間，B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，重錘的質(zhì)量為m=1.5kg，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求當(dāng)打點(diǎn)針打到B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢(shì)能比開(kāi)始下落時(shí)減少了

2.65

J；這時(shí)它的動(dòng)能是

2.56

J．（g取10m/s²，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)中往往出現(xiàn)重錘重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，其主要原因是

摩擦阻力的作用

．

Answer 1

分析：（1）對(duì)于實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚；
（2）紙帶實(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．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；
（3）明確該實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因，即可正確解答．

解答：解：（1）A、應(yīng)該將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，故A錯(cuò)誤；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源后釋放重物，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，可能會(huì)使打出來(lái)的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯(cuò)誤．
故答案為：AC．
（2）選用最小刻度為mm的刻度尺，應(yīng)該估讀到毫米的下一位，故OC讀數(shù)不符合有效數(shù)字要求，應(yīng)該讀為25.90cm，
重力勢(shì)能的減小量等于重力做功，因此有：
△E_P=mgh=2.65J
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，因此有：
vB=

xAC

4T

≈1.85m/s
△Ek=

1

2

m

v

2 B

≈2.56J
故答案為：OC、25.90、2.65.2.56．
（3）由于空氣阻力以及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力作用，導(dǎo)致重力勢(shì)能沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，因此實(shí)驗(yàn)中往往出現(xiàn)重錘重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量．
故答案為：摩擦阻力的作用．

點(diǎn)評(píng)：要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程和能量守恒，重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．