Question

13．某同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓可為6v的交流電或直流電．重錘從高處由靜止開(kāi)始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）他進(jìn)行了下面幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；
D．先接通電源，后釋放紙帶；
E．在紙帶上選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離；
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．
其中沒(méi)有必要進(jìn)行的步驟是C，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是B．
（2）實(shí)驗(yàn)中，他挑出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析，如圖2所示．其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C、D、E、F為六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s．根據(jù)這些數(shù)據(jù)，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度v_B=1.84m/s．（保留三位有效數(shù)字）

（3）他根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v，測(cè)量出下落距離h，并以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫(huà)出圖象，圖象應(yīng)是圖3中的B．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)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．根據(jù)重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系可以求出重力勢(shì)能的減小量；勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，由此求出B點(diǎn)的速度，進(jìn)一步可以求出重錘動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）B：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“交流輸出”上，故B錯(cuò)誤，操作不當(dāng)．
C：因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒(méi)有必要．
（2）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，由此可以求出B點(diǎn)的速度大小為：
v_B=$\frac{0.2166-0.1432}{2×0.02}$=1.84m/s
（3）不考慮阻力的影響；根據(jù)$\frac{1}{2}$v²=gh，可知，圖象應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)的直線，B正確、ACD錯(cuò)誤．
故答案為：（1）C，B；
（2）1.84；
（3）B．

點(diǎn)評(píng) 解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，了解具體操作．掌握動(dòng)能變化量和重力勢(shì)能減小量的求法，知道某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度．