Question

6．在利用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，
（1）下列器材中不必要的一項(xiàng)是C（只需填字母代號）．
A．重物　　　　B．紙帶　　　　　C．天平　　　　D．低壓交流電源　　　　E．毫米刻度尺
（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的誤差，說法不正確的一項(xiàng)是A
A．選擇質(zhì)量較小的重物，有利于減小誤差
B．選擇點(diǎn)擊清晰且第1、2兩點(diǎn)間距約為2mm的紙帶，有利于減小誤差
C．先松開紙帶后接通電源會造成較大的誤差
D．本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因是因?yàn)橹匚镌谙侣溥^程中不可避免地受到阻力的作用
（3）在實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m=1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s．那么從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過程中，物體重力勢能的減少量E_p=2.28J，此過程中物體動能的增加量E_k=2.26J，由此可得到的結(jié)論是在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重物重力勢能的減小量等于動能的增加量，重物下落過程中機(jī)械能守恒．（取g=9.8m/s²，保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測量的物理量，從而確定不需要的物理器材．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定不正確的操作步驟．
（3）根據(jù)下降的高度求出物體重力勢能的減小量，根據(jù)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，求出B點(diǎn)的速度，從而得出動能的增加量．分析比較得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要測量質(zhì)量，不需要天平．故不必要的器材選C．
（2）A、為了減小阻力的影響，重物選擇質(zhì)量較大的重物，故A錯(cuò)誤．
B、根據(jù)=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$知，紙帶選擇點(diǎn)跡清晰且第1、2兩點(diǎn)間距約為2mm的紙帶，有利于減小誤差，故B正確．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)先松開紙帶后接通電源會造成較大的誤差，故C正確．
D、本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因是因?yàn)橹匚镌谙侣溥^程中不可避免地受到阻力的作用，故D正確．
本題選擇錯(cuò)誤的，故選：A．
（3）23.25cm=0.2325m，32.50cm=0.3250m，15.50cm=0.1550m，
物體重力勢能的減少量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.2325J=2.28J，
B點(diǎn)的速度為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.3250-0.1550}{0.08}m/s$=2.125m/s，
則動能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×2.12{5}^{2}$=2.26J．
可知在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重物重力勢能的減小量等于動能的增加量，重物下落過程中機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）C，（2）A，（3）2.28，2.26，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重物重力勢能的減小量等于動能的增加量，重物下落過程中機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)，掌握紙帶的處理方法，會根據(jù)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．