Question

14．用如圖1實驗裝置驗證砝碼盤（包括砝碼）m₁、小車m₂組成的系統(tǒng)機械能守恒．一端帶有滑輪的水平軌道放置于水平桌面，砝碼盤與小車通過跨過滑輪的細繩相連，砝碼盤從高處由靜止開始下落，小車后面拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

（1）下列所述實驗步驟中正確且需要的是AC（不定項）
A．利用天平測出砝碼盤和小車的質(zhì)量
B．采用直流低壓電源接打點計時器
C．先接通電源，后釋放紙帶
D．用秒表測出砝碼盤下落的時間
（2）圖2中給出的是實驗中獲取的一條紙帶；O是打下的第一個點，A、B、C是三個連續(xù)的計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖所示．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在紙帶上打下計數(shù)點B時的速度v_B=1.3m/s；
②在打點O～B過程中系統(tǒng)動能的增量△E_k=0.17J，系統(tǒng)勢能的減少量△E_p=0.18J．

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，只有理解了這些才能真正了解具體實驗操作的含義；
（2）根據(jù)在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可以求出打下記數(shù)點B時的速度大��；
根據(jù)物體的初末動能大小可以求出動能的增加量，根據(jù)物體重力做功和重力勢能之間的關(guān)系可以求出系統(tǒng)重力勢能的減小量，從而即可求解．

解答 解：（1）A、根據(jù)實驗原理，必須利用天平測出砝碼盤和小車的質(zhì)量，故A正確；
B、將打點計時器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．
C、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，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，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故C正確．
D、砝碼盤下落的時間由打點計時器算出，故D錯誤；
（2）①根據(jù)在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可知打B個點時的速度為：
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．

點評 （1）只有明確了實驗原理以及實驗的數(shù)據(jù)測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓(xùn)練中加強練習(xí)．
（2）本題全面的考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理問題，要熟練掌握勻變速直線運動的規(guī)律以及功能關(guān)系，增強數(shù)據(jù)處理能力．