Question

7．（1）做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，已有鐵架臺(tái)、鐵夾、電源、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，還必須選取的器材是圖中的BD（填字母）

（2）該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是重錘重力勢(shì)能的減少等于它動(dòng)能的增加，以下說法正確的是BC（填字母）
A．必須用天平稱出重錘的質(zhì)量
B．要把紙帶的一端固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，把重錘提升到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置
C．要先接通電源，再釋放紙帶
D．要用秒表測(cè)出重錘下落的時(shí)間
（3）實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，把第一個(gè)點(diǎn)記做O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)．經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.40cm、70.20cm、78.00cm、85.80cm．已知重錘的質(zhì)量為2.00kg，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重錘由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于15.3J，動(dòng)能的增加量等于15.2J．（結(jié)果均取3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的物理器材，
（2）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)，只有這樣才能明確每步操作的具體含義，從而確定哪些步驟是必須的，哪些是不必要的；
（3）紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能，根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證重物重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等，所以需要重物，點(diǎn)跡間的時(shí)間間隔可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接得出，不需要秒表，實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測(cè)量點(diǎn)跡間的距離，從而得出下降的高度以及瞬時(shí)速度的大小，故選：BD；
（2）A、在數(shù)據(jù)處理中，質(zhì)量m可以約去，故質(zhì)量也不需要測(cè)量，只需驗(yàn)證gh=$\frac{{v}^{2}}{2}$即可，因此A錯(cuò)誤；
B、要把紙帶的一端固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，把重錘提升到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，故B正確；
C、要先接通電源，再釋放紙帶，便于紙帶充分利用，故C正確；
D、在本實(shí)驗(yàn)中由于采用了打電計(jì)時(shí)器，故不需要有用秒表，故D錯(cuò)誤．
（3）重力勢(shì)能減小量為：△E_p=mgh=2.0×9.8×0.78J=15.3J．
在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，因此有：
v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.858-0.702}{2×0.02}$=3.9m/s
△E_k=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{C}^{2}$=$\frac{1}{2}×2×3．{9}^{2}$=15.2J
故答案為：（1）BD；（2）BC；（3）15.3，15.2．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，會(huì)通過實(shí)驗(yàn)原理確定實(shí)驗(yàn)的器材，以及知道實(shí)驗(yàn)誤差的來源；
紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題，對(duì)于這類問題要熟練應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和推論進(jìn)行求解，計(jì)算過程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．