Question

14．用如圖1實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證砝碼盤（包括砝碼）m₁、小車m₂組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．一端帶有滑輪的水平軌道放置于水平桌面，砝碼盤與小車通過(guò)跨過(guò)滑輪的細(xì)繩相連，砝碼盤從高處由靜止開(kāi)始下落，小車后面拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

（1）下列所述實(shí)驗(yàn)步驟中正確且需要的是AC（不定項(xiàng)）
A．利用天平測(cè)出砝碼盤和小車的質(zhì)量
B．采用直流低壓電源接打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
C．先接通電源，后釋放紙帶
D．用秒表測(cè)出砝碼盤下落的時(shí)間
（2）圖2中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶；O是打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C是三個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．已知m₁=50g、m₂=150g，則（g取9.8m/s²，所有結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
①在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)的速度v_B=1.3m/s；
②在打點(diǎn)O～B過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量△E_k=0.17J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量△E_p=0.18J．

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)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；
（2）根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打下記數(shù)點(diǎn)B時(shí)的速度大小；
根據(jù)物體的初末動(dòng)能大小可以求出動(dòng)能的增加量，根據(jù)物體重力做功和重力勢(shì)能之間的關(guān)系可以求出系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量，從而即可求解．

解答 解：（1）A、根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，必須利用天平測(cè)出砝碼盤和小車的質(zhì)量，故A正確；
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、開(kāi)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(kāi)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C正確．
D、砝碼盤下落的時(shí)間由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器算出，故D錯(cuò)誤；
（2）①根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小等于該過(guò)程中的平均速度，可知打B個(gè)點(diǎn)時(shí)的速度為：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.118+0.142}{2×0.1}$=1.3m/s
②系統(tǒng)的初速度為零，所以動(dòng)能的增加量為：
△E_k=$\frac{1}{2}$（m₁+m₂）${v}_{B}^{2}$-0=0.17J
系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量等于砝碼重力做功，故：
△E_P=W=m₁gh=0.05×9.8×（0.252+0.118）=0.18J；
故答案為：（1）AC；（2）①1.3；②0.17，0.18．

點(diǎn)評(píng) （1）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)．
（2）本題全面的考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理問(wèn)題，要熟練掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及功能關(guān)系，增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力．