Question

20．在利用自由落體“驗證機械能守恒定律”的實驗中，
（1）下列器材中不必要的是D （單選，只需填字母代號）．
A．重物  B．紙帶   C．鐵架臺   D．低壓直流電源     E．毫米刻度尺
（2）關于本實驗的誤差，下列說法正確的是BCD（多選，只需填字母代號）
A．選擇質(zhì)量較小的重物，有利于減小誤差
B．選擇點擊清晰且第1、2兩點間距約為2mm的紙帶，有利于減小誤差
C．先松開紙帶后接通電源會造成較大的誤差
D．實驗產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是重物在下落過程中不可避免地受到阻力的作用
（3）在實驗中，質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.04s．那么從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體在B點的瞬時速度v_B=2.13 m/s，物體重力勢能的減少量△E_P=2.28J，此過程中物體動能的增加量△E_k=2.27J．（取g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）
（4）通過計算，數(shù)值上△E_P＞△E_k（填“＜”、“＞”或“=”），這是因為紙帶和物體下落過程中要克服阻力做功，有機械能損失．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材以及不需要的器材．
（2）根據(jù)原理以及注意事項確定正確的操作步驟．
（3、4）根據(jù)某段時間內(nèi)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(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，通過比較分析產(chǎn)生誤差的原因．

解答 解：（1）打點計時器使用的是交流電源，故不需要低壓直流電源．故選：D．
（2）A、為了減小誤差，重物選擇質(zhì)量大一些、體積小一些的，故A錯誤．
B、根據(jù)h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$，可知選擇點跡清晰且第1、2兩點間距約為2mm的紙帶，有利于減小誤差，故B正確．
C、實驗時應先接通電源，再松開紙帶，若先松開紙帶后接通電源會造成較大的誤差，故C正確．
D、實驗產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是重物在下落過程中不可避免地受到阻力的作用，故D正確．
故選：BCD．
（3）B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.3250-0.1550}{0.08}m/s$=2.13m/s．物體重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.2325J=2.28J．
物體動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×2.1{3}^{2}$=2.27J．
（4）通過計算，數(shù)值上△E_P＞△E_k，這是因為紙帶和物體下落過程中要克服阻力做功，有機械能損失．
故答案為：（1）D  　　 　�。�2）BCD 　 
（3）2.13              2.28              2.27     
（4）＞，紙帶和物體下落過程中要克服阻力做功，有機械能損失．

點評 本題考查機械能守恒的驗證，是高考中的常見實驗題，也是一道易錯題，常見的錯誤有：1、計算不細心，2、有效數(shù)字的保留不注意，2、單位的換算．