Question

18．如圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)采用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源．重物從高處由靜止開始下落，重物拖著紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的低壓交流輸出端；
C．用天平測量出重物的質(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．測量打出的紙帶上某些點(diǎn)間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
請指出其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E的序號，并說明理由：C、本實(shí)驗(yàn)無須測量重物的質(zhì)量；D、應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．
（2）在上述驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重物減小的重力勢能總是大于重物增加的動能，請分析其原因：由于存在空氣阻力及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔的摩擦力，整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能減�。�

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．
由于存在空氣阻力和紙帶的摩擦阻力，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．

解答 解：（1）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)動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故D錯(cuò)誤．
所以沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是C、本實(shí)驗(yàn)無須測量重物的質(zhì)量；D、應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．
（2）在上述驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重物減小的重力勢能總是大于重物增加的動能，原因是：由于存在空氣阻力及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔的摩擦力，整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能減�。�
故答案為：（1）C、本實(shí)驗(yàn)無須測量重物的質(zhì)量；D、應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶 
（2）由于存在空氣阻力及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔的摩擦力，整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能減�。�

點(diǎn)評 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．