Question

1．某同學利用重物的自由落體運動驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖1所示．

（1）下列實驗步驟中錯誤的是AB．
A．把電磁打點計時器固定在鐵架臺上，并用導線將打點計時器接在干電池上；
B．將連有重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，讓手盡量靠近打點計時器；
C．接通電源再松開紙帶；
D．更換紙帶，重復幾次，選點跡清晰的紙帶進行測量；
（2）已知重物質量為1.0kg，打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當地的重力加速度g=9.80m/s²，該同學選擇了一條理想的紙帶，紙帶上第1個點記作O，測得第1個點與第2點間間距為2mm，另選三個連續(xù)的點A、B、C作為測量點，用刻度尺測量各測量點對應刻度尺上的讀數如圖2所示（圖中的數據為從起始點0到該測量點的距離），可知在打B點時重物的速度為0.790m/s；從O點運動到B點過程中，重物的動能增加量為0.312J，重力勢能減少量為0.318J，產生誤差的主要原因是運動過程中阻力做功．（計算結果均取三位有效數字）

Answer 1

分析 （1）根據實驗的原理以及操作中的注意事項確定錯誤的操作步驟．
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出動能的增加量，根據下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）A、打點計時器應使用交流電源，故A錯誤．
B、將連有重物的紙帶穿過限位孔，實驗前，讓重物緊靠打點計時器，故B錯誤．
C、實驗時應先接通電源再松開紙帶，故C正確．
D、更換紙帶，重復幾次，選點跡清晰的紙帶進行測量，故D正確．
本題選擇錯誤的操作步驟，故選：AB．
（2）B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（50.2-18.6）×1{0}^{-3}}{0.04}m/s$=0.790m/s，從O點運動到B點過程中，重物的動能增加量△E_k=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.79{0}^{2}$≈0.312J，重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0324J≈0.318J，重力勢能的減小量略大于動能的增加量，產生誤差的原因是運動過程中阻力做功．
故答案為：（1）AB；（2）0.790，0.312，0.318，運動過程中阻力做功．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理以及操作中的注意事項，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據下降的高度求解重力勢能的減小量．