Question

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．重錘上拖著的紙帶打出一系列的點．對紙帶上的點痕進行測量，即可驗證機械能守恒定律．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．先釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源打出一條紙帶

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．

Ⅰ、其中沒有必要進行的或者操作不當的步驟是_____．（將其選項對應的字母填在橫線處）

Ⅱ、在實驗中，質量m為1.0kg的重物自由下落，帶動紙帶打出一系列的點，如圖所示。相鄰計數點間的時間間隔為0.02s，距離單位為cm。

（1）紙帶的___________端與重物相連；

（2）打點計時器打下計數點B時，物體的速度v_B=___________m/s；(結果保留兩位有效數字)

（3）某同學從起點O到打下計數點B的過程中，計算出物體的動能增加量ΔE_K=0.48J，勢能減少量ΔE_P=0.49J（g=9.8m/s²），該同學的計算方法和過程并沒有錯誤，卻出現了ΔE_K<ΔE_P的結果，試問這一結果是否合理？答：________________。

（4）另一名同學用計算出B的動能E_K=0.49J，恰好與勢能減少量ΔE_P相等，于是該同學得出結論“重物下落過程中機械能守恒”，試問該同學的做法是否合理？

答：________________。

 

Answer 1

【答案】

 Ⅰ、BCD；Ⅱ、（1）左（或0）；（2）0.98；（3）合理；（4）不合理

【解析】

試題分析: ：A、因為我們是比較mgh、的大小關系，故m可約去比較，不需要測出重物的質量；

打點計時器采用的是交流電源；C、先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，在紙帶上打出一系列點，利于數據的采集和處理，故沒有必要進行的或者操作不 當的步驟是BCD；

自由下落是一個加速運動，從紙帶上可以看出0點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，所以應該先打出0點，而與重物相連的紙帶在下端，應該先打點．所以紙帶的左端應與重物相連

根據在勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度有

通過計算可知動能的增加量小于重力勢能的減小量，其原因是物體在下落過程中克服摩擦阻力做功，導致重力勢能沒有完全轉化為動能．所以合理

用計算出B的動能E_K=0.49J，恰好與勢能減少量ΔE_P相等相當于用機械能守恒定律來證明機械能守恒定律，不合理。

考點：驗證機械能守恒定律