Question

2．用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電為學(xué)生電源，輸出電壓為6V（頻率為50Hz）的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶
E．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能
其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E，有BCD

某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖2，其中O是起始點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)．用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中（單位：cm）．
該同學(xué)用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，他用AC段的平均速度作為打出B點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的物體的即時(shí)速度，則OB段重錘重力勢(shì)能的減少量為1.22mJ，而動(dòng)能的增加量為1.20mJ（計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用m表示），造成上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相等的原因主要是由于物體下落過程中存在摩擦阻力生熱．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，只有理解了這些才能真正了解具體實(shí)驗(yàn)操作的含義；
紙帶法實(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)速度和加速度，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．

解答 解：B、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯(cuò)誤．
C、因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯(cuò)誤．
D、開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故D錯(cuò)誤．
故選：BCD；
重力勢(shì)能減小量：△E_p=mgh=9.8×0.1242m J=1.22mJ
中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小：
v_B=$\frac{0.157-0.0951}{2×0.02}$=1.55m/s
動(dòng)能的增量為：
△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=1.20mJ
由于物體下落過程中存在摩擦阻力生熱，因此動(dòng)能的增加量小于勢(shì)能的減小量，重力勢(shì)能沒有完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．
故答案為：BCD；1.22mJ，1.20mJ，由于物體下落過程中存在摩擦阻力生熱．

點(diǎn)評(píng) 只有明確了實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)測(cè)量，才能明確各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作的具體含義，這點(diǎn)要在平時(shí)訓(xùn)練中加強(qiáng)練習(xí)；同時(shí)正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、所測(cè)數(shù)據(jù)等，會(huì)起到事半功倍的效果．