Question

2．在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中．
（1）從下列器材中選出實驗所必須的，其編號為ABDF
A．打點計時器（包括紙帶）　　　　　　B．重物
C．天平　　　　　　　　　　　　　　　D．毫米刻度尺
E．秒表　　　　　　　　　　　　　　　F．運(yùn)動小車
（2）實驗中質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.04s，那么從打點計時器打下起點O到B點的過程中，物體重力勢能的減少量E_p=2.28　J，此過程中物體動能的增加量E_k=2.26J，由此可得到的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能守恒．（g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，即可正確解答本題；
（2）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計算出打出某點時紙帶運(yùn)動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）A、打點計時器（含紙帶）必須的，
B、重錘，必須的，
C．天平；因為我們是比較mgh、mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平．
D．毫米刻度尺，必須的，用來測量計數(shù)點距離
E．秒表．不需要，打點計時器本身可以計算時間．
F、運(yùn)動的小車，也必須的，
所以選：ABDF；
（2）重力勢能減小量等于△E_p=mgh=1×9.8×0.2325J=2.28  J．
利用勻變速直線運(yùn)動的推論
v_B=$\frac{0.3250-0.1550}{2×0.04}$=2.12m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=2.26 J
由于重力勢能減小量略大于動能的增加量，在誤差允許范圍內(nèi)，重物下落的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）ABDF；
（2）2.28； 2.26；在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能守恒．

點評 （1）清楚實驗的目的，然后根據(jù)目的列出要研究的表達(dá)式；利用圖象問題結(jié)合數(shù)學(xué)知識處理物理數(shù)據(jù)是實驗研究常用的方法；
（2）要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．
重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．