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．下面是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．

（1）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）

（2）在實驗中，質量m=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ΔEK=___________J，勢能減少量ΔEP=___________J（g=9.8m/s2）(結果保留兩位有效數字)

（3）另一名同學用 計算出B的動能，恰好與勢能減少量ΔEP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？__________________________

Answer 1

【答案】（1）BC （2）①O點； ②0.48J； 0.49J （3）不合理.

【解析】

（1）該實驗中，先按如圖進行準備實驗；打點計時器接到電源的交流輸出端上，不應用直流輸出端，故B錯誤；我們是比較mgh、mv2的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平．故C沒有必要；先接通電源，后釋放懸掛紙帶的夾子，讓重物帶著紙帶自由下落；在研究紙帶，進行重力勢能和動能增量的比較即可，故選BC．

（2）①紙帶的O端與重物相連；

②物體通過B點的速度vB=m/s=0.98m/s．
從起點O到打下計數點B的過程中物體的動能增加量△EK=×1×（0.98）2=0.48J；
重力勢能減小量△Ep=mgh=1×9.8×0.0501=0.49 J．

（3）若用vB2＝2ghOB計算B的動能，則mvB2＝mghOB，相當于用機械能守恒定律來證明機械能守恒定律，不合理．