Question

1．圖甲為“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，圖乙是實(shí)驗(yàn)中選出的一條紙帶，測(cè)得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C 到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)O 的距離如圖乙所示．已知連續(xù)兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s，重物的質(zhì)量m=0.5kg，g=9.8m/s²．（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

（1）下列做法中正確的兩項(xiàng)是AB；
A、圖甲中兩限位孔必須在同一直線上
B、實(shí)驗(yàn)前，手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放手松開(kāi)紙帶再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
D、數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)先選擇紙帶上距離較近的兩點(diǎn)作為初末位置
（2）可以確定圖乙中紙帶的左端與重物相連（選填“左”或“右”）；
（3）從起點(diǎn)O到B點(diǎn)的過(guò)程中，重物重力勢(shì)能的減少量等于0.245J，此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量等于0.240J
（4）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，勢(shì)能的減小量△E_p總是略大于動(dòng)能的增加量△E_k，其原因是存在空氣阻力或摩擦阻力等．（答出一條即可 ）

Answer 1

分析 （1）正確解答本題需要掌握：理解該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，需要測(cè)量的數(shù)據(jù)等；明確打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用；理解實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對(duì)于任何實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚；
（2）通過(guò)相等時(shí)間間隔內(nèi)位移的變化判斷紙帶的哪一端與重物相連．
（3）根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量；根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)平均速度等于中間時(shí)間的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能的變化量．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和可能存在的問(wèn)題進(jìn)行分析即可．

解答 解：（1）A、在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中為減小紙帶與限位孔之間的摩擦，兩限位孔必須在同一豎直線上，故A正確；
B、實(shí)驗(yàn)前，手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直，以減小摩擦力，故B正確；
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錯(cuò)誤；
D、數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)先選擇紙帶上距離較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)作為初末位置，以減小偶然誤差．故D錯(cuò)誤．
故選：AB
（2）重物在開(kāi)始下落時(shí)速度較慢，在紙帶上打的點(diǎn)較密，越往后，物體下落得越快，紙帶上的點(diǎn)越稀．所以，紙帶上靠近重物的一端的點(diǎn)較密，因此紙帶的左端與重物相連．
（3）從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量是△E_p=mgh=0.5×9.8×0.0501 J≈0.245 J．
B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AC段的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=0.98m/s$．
動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×0.9{8}^{2}\\;J=0.240\\;J$
（4）可見(jiàn)重力勢(shì)能的減小量大于動(dòng)能的增加量，原因是實(shí)驗(yàn)中存在空氣阻力或摩擦阻力等．
故答案為：（1）AB；（2）左；（3）0.245，0.240；（4）存在空氣阻力或摩擦阻力等．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解加速度和瞬時(shí)速度．