Question

7．某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s²，若重錘質(zhì)量為1kg，計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字．

（1）下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必須的，其編號為ABE
A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（包括紙帶）   B．重錘    C．天平    D．秒表   E．毫米刻度尺
（2）從開始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的動能E_kB=0.690J；重錘的重力勢能減小量為0.691J．
（3）根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)分析，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中，可得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，垂錘的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）首先明確實(shí)驗(yàn)原理，確定實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量，則可進(jìn)一步知道實(shí)驗(yàn)所需要的器材．
（2）利用在勻變速直線運(yùn)動中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小，然后根據(jù)動能、勢能定義進(jìn)一步求得動能和勢能的變化情況．
（3）根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量約等于重力做功的數(shù)值，從而得出結(jié)論．

解答 解：（1）在該實(shí)驗(yàn)中，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來記錄重錘運(yùn)動時(shí)間，不需要秒表；由于驗(yàn)證機(jī)械能公式中可以把物體質(zhì)量約掉，因此不需要天平，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺，故ABE正確．
（2）由題可得：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{t}$=$\frac{0.1254-0.0314}{4×0.02}$=1.175m/s
E_KB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×1.175²J=0.690J
物體重力勢能減小量：mgh_D=1×9.8×0.0705J=0.691J；
（3）由于重力勢能減小量等于動能的增加量，在誤差允許的范圍內(nèi)，在誤差允許的范圍內(nèi)，垂錘的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）ABE（2）0.690，0.691．（3）在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能守恒

點(diǎn)評 本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，能夠清楚該實(shí)驗(yàn)的工作原理和實(shí)驗(yàn)步驟．知道相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題，計(jì)算要注意單位的換算，同時(shí)明確題目中給出的重力加速度數(shù)值為9.8而不是10，代數(shù)時(shí)要注意．