Question

3．在《驗證機(jī)械能守恒定律》的實驗中（如圖1）．
（1）下列實驗操作順序正確合理的一項是B（填序號）
A．先將固定在重物上的紙帶穿過打點計時器，再將打點計時器固定在鐵架臺上
B．先用手提著紙帶，使重物靜止在打點計時器下方，再接通電源
C．先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源
D．先取下固定在重物上的打好點的紙帶，再切斷打點計器的電源
（2）已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?br />g=9.8m/s²，測得所用的重物的質(zhì)量1.00kg，實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，如圖2，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A，B，C，D作為測量的點，經(jīng)測量知道A，B，C，D個點到O點的距離分別為62.99cm，70.18cm，77.70cm，85.73cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運(yùn)動到C點，重力勢能的減少等于7.61J，動能增加量等于7.57J．（計算結(jié)果留三位有效數(shù)字）
實驗結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量，機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定操作中步驟的先后順序．
（2）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，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C點的速度，從而得出動能的增加量．

解答 解：（1）A、實驗時應(yīng)先將打點計時器固定在鐵架臺上，再將固定在重物上的紙帶穿過打點計時器，故A錯誤．
B、實驗前先用手提著紙帶，使重物靜止在打點計時器下方，再接通電源，故B正確．
C、實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放重物，故C錯誤．
D、實驗后先關(guān)閉電源，再取下紙帶，故D錯誤．
故選：B．
（2）重物由O點運(yùn)動到C點，重力勢能的減少量為△E_p=mgh=1×9.8×0.777J≈7.61J；
C點的速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.8573-0.7018}{0.04}$m/s=3.89m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×1×3.8{9}^{2}$≈7.57J．
實驗的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量，機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）B，
（2）7.61，7.57，在誤差允許范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量，機(jī)械能守恒．

點評 紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題，對于這類問題要熟練應(yīng)用運(yùn)動學(xué)規(guī)律和推論進(jìn)行求解，計算過程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．