Question

【題目】用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點痕進行測量及相關計算，即可驗證機械能守恒定律．

(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；

B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；

C．用天平測出重錘的質量；

D．先接通電源開關，然后釋放懸掛紙帶的夾子打出一條紙帶；

E．測量紙帶上某些點間的距離;

F．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．

其中沒有必要進行或者操作不當的步驟是____________________．

(2)在一次實驗中，質量為m的重錘自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖乙所示(相鄰計數點時間間隔為0.02 s)，長度單位cm，那么從起點O到打下計數點B的過程中重力勢能的減少量ΔEp＝________ J，此過程中重錘動能的增加量ΔEk＝________ J(g取9.8 m/s2，結果數據均保留至小數點后兩位)；通過計算，數值上ΔEp________ΔEk(填“＞”“＝”或“＜”)，這是因為_________________________．

Answer 1

【答案】 BC 0.49m 0.48m ＞ 紙帶和重錘運動過程中受到阻力的作用

【解析】【試題分析】根據實驗的原理以及操作中的注意事項確定不正確的操作步驟．
根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度．重力勢能的減小量略大于動能的增加量，是因為阻力的影響．

(1) 打點計時器的使用的幾個注意事項，要檢查打點計時器的兩個限位孔和紙帶的運動方向一致，該實驗中，要在同一條豎直線上；打點計時器應該使用4～6V的交流電；要先接通電源開關，然后松開手釋放紙帶，該次序不能顛倒．因此，以上的幾個實驗的二個操作步驟都有問題．正確的方法應該是：B：打點計時器應該使用交流電；C.驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質量，可以約去，所以不需要測量重錘的質量，故C錯誤．故操作不當的步驟是BC.

(2) 重力勢能減小量△Ep=mgh=9.8×0.0501m J=0.49m J．利用勻變速直線運動的推論;.該同學的計算方法和過程并沒有錯誤．卻出現了△EP>△Ek的結果，這一結果是合理的，因為由于阻力的影響，一部分重力勢能轉化為內能．