Question

某同學(xué)安裝如圖甲的實驗裝置，驗證機械能守恒定律．
（1）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．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測出重錘的質(zhì)量；
D．先釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測量紙帶上某些點間的距離；
F．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．
其中沒有必要進行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是

BCD

．（將其選項對應(yīng)的字母填在橫線處）
（2）打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，該同學(xué)選取如圖乙所示的一段紙帶，對BD段進行研究．
求得B點對應(yīng)的速度v_B=

0.19

m/s（保留兩位有效數(shù)字），若再求得D點對應(yīng)的速度為V_D，測出重物下落的高度為h_BD，則還應(yīng)計算

1

2

（v_D²-v_B²）

與

gh_BD

大小是否相等（填字母表達式）；
（3）在上述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，其原因主要是

存在摩擦阻力做功

．

Answer 1

分析：（1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，只有理解了這些才能真正了解具體實驗操作的含義．
（2）讓重物做自由落體運動，探究重力勢能的減小量與動能增加量的關(guān)系，實驗時需要驗證

1

2

mv²-

1

2

mv′²=mgh，則

1

2

v²-

1

2

v′²=gh，因此實驗過程中，由勻變速運動特點可以求出物體的瞬時速度；為減小實驗誤差，應(yīng)讓物體運動的時間長，位移大一些．
（3）由于重錘下落的過程中不可避免的克服阻力做功，因此重力勢能的減小量大于動能的增加量．

解答：解：（1）B：將打點計時器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．
C：因為我們是比較mgh、

1

2

mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯誤．
D：開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故D錯誤．
故選：BCD．
（2）B點速度等于AC段的平均速度，故：V_B=

XAC

0.04s

=0.19m/s；
根據(jù)原理知，還用計算

1

2

（v_D²-v_B²）與gh_BD，看兩者大小是否相等；
（3）由于存在摩擦阻力因此重力勢能的減小量略大于動能增加量．
故答案為：（1）BCD；（2）0.19，

1

2

（v_D²-v_B²）與gh_BD，（3）大于，存在摩擦阻力做功．

點評：只有明確了實驗原理以及實驗的數(shù)據(jù)測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓(xùn)練中加強練習(xí)．
本題關(guān)鍵是明確實驗原理，知道誤差來源和減小誤差的方法，該實驗為驗證性實驗，在所測數(shù)據(jù)是明確的，比較簡單，做題過程中體會實驗誤差的產(chǎn)生，提高解答實驗問題的能力．