Question

7．如圖1為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．

（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了圖中所示器材，還需要的器材有AD（多選）
A．刻度尺     B．秒表
C．天平       D．交流電源
（2）實(shí)驗(yàn)中，如下哪些操作是必要的BC．（多選）
A．用秒表測量時(shí)間
B．重物的質(zhì)量應(yīng)盡可能大些
C．先開電源后放紙帶
D．先放紙帶后開電源
（3）在一次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖2所示，長度單位cm，那么從起點(diǎn)O到打下記數(shù)點(diǎn)B的過程中重力勢能減少量是△E_p=0.50mJ，此過程中物體動(dòng)能的增加量△E_k=0.48mJ（g取10m/s²，結(jié)果數(shù)據(jù)均保留至小數(shù)點(diǎn)后兩位）；通過計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），這是因?yàn)槟Σ磷枇�和空氣阻力對物體做負(fù)功，機(jī)械能減少．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測量的物理量，從而確定還需要的實(shí)驗(yàn)器材；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（3）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量，通過能量守恒的角度分析重力勢能減小量大于動(dòng)能增加量的原因．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中需要通過刻度尺測量點(diǎn)跡間的距離，從而得出重物下降的高度，以及求出瞬時(shí)速度，故A正確．
時(shí)間可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接得出，不需要秒表，故B錯(cuò)誤．
C、驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，所以不需要用天平測量質(zhì)量，故C錯(cuò)誤．
D、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源，故D正確．
故選：AD．
（2）A、實(shí)驗(yàn)中不需要用秒表測量時(shí)間，時(shí)間可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接得出，故A錯(cuò)誤．
B、為了減小阻力的影響，重物質(zhì)量應(yīng)選擇大一些的，故B正確．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故C正確，D錯(cuò)誤．
故選：BC．
（3）從起點(diǎn)O到打下記數(shù)點(diǎn)B的過程中重力勢能減少量△E_p=mgh=m×10×0.0501≈0.50m，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.0706-0.0314}{0.04}$m/s=0.98m/s，
則動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×m×0.9{8}^{2}$≈0.48m，通過計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k，這是因?yàn)槟Σ磷枇�和空氣阻力對物體做負(fù)功，機(jī)械能減少．
故答案為：（1）AD，（2）BC，（3）0.50m，0.48m，＞，摩擦阻力和空氣阻力對物體做負(fù)功，機(jī)械能減少

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，以及掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶得出下降的高度，從而得出重力勢能的減小量，會(huì)根據(jù)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量．