Question

如圖14所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。實驗所用的電源為學(xué)生電源，有輸出電壓為6V、頻率為50Hz的交流電和輸出電壓為6V的直流電兩種。質(zhì)量為0.300kg的重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。（g取9.8m/s2）

下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；

B．將打點計時器接到輸出電壓為6V的直流電上；

C．松開手釋放紙帶，然后接通電源開關(guān)，打出一條紙帶；

D．更換紙帶重做幾次，選擇清晰的紙帶進行測量；

E．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。

 （1）指出其中操作不當(dāng)?shù)囊粋�步驟，將其對應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)，并寫上正確的步驟。

                                                                  

（2） 實驗中得到如圖15所示的紙帶，根據(jù)紙帶可計算得知，重錘從B點到D點過程中重力勢能減少量等于           J。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

（3） 在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加量，其原因主要是                。

Answer 1

【知識點】驗證機械能守恒定律．E5

【答案解析】（1）B：打點計時器應(yīng)該使用交流電.  ( 或    C：應(yīng)該先通電再釋放紙帶 ) 

（2）  0.271 （ 0.269～0.275可算正確，有效數(shù)字不對不給分 ）（3） 實驗過程中存在摩擦阻力  解析：：（1）打點計時器的使用的幾個注意事項，要檢查打點計時器的兩個限位孔和紙帶的運動方向一致，該實驗中，要在同一條豎直線上；打點計時器應(yīng)該使用4～6V的交流電；要先接通電源開關(guān)，然后松開手釋放紙帶，該次序不能顛倒．因此，以上的幾個實驗的三個操作步驟都有問題．正確的方法應(yīng)該是：A：按照圖示的裝置安裝器件后，要檢查打點計時器的兩個限位孔是否在同一條豎直線上； B：打點計時器應(yīng)該使用交流電；C：要先接通電源開關(guān)，然后松開手釋放紙帶，該次序不能顛倒．
（2）重錘從B點到D點過程中重力勢能減少量：△EP＝mg△h＝0.3×9.8×(4.42+4.80)×10−2＝0.271J（3）在該實驗中，由于摩擦力、空氣阻力等阻力的存在，重錘減小的重力勢能總是稍稍大于重錘動能的增加量；若重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加量，而且比較明顯，就要考慮阻力太大的原因．在該實驗過程的步驟A中，沒有檢查打點計時器的兩個限位孔是否在同一條豎直線上，導(dǎo)致摩擦力太大，應(yīng)該是導(dǎo)致誤差太大的主要原因．

【思路點撥】（1）在驗證機械能守恒定律的實驗中，總共涉及到：打點計時器的使用，紙帶的數(shù)據(jù)處理和驗證機械能守恒定律這幾項內(nèi)容，特別是打點計時器的使用的幾個注意事項，更是考查的重點，（1）和（3）就是這些方面．（2）計算重力勢能的減小，使用公式△EP=mg△h．（1）打點計時器的使用的幾個注意事項，是和它有關(guān)的實驗中的重點之一，像該題中，打點計時器的使用的幾個注意事項都存在一定的問題；（2）計算重錘在B點的速度和在D點的速度，要使用到紙帶的數(shù)據(jù)處理的方法，即：某段過程中的中點時刻的即時速度，等于該段時間內(nèi)的平均速度．（3）該考題涉及的知識點較多，計算較簡單，屬于中檔題目．