Question

10．圖1是“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置示意圖，以下列出了一些實驗步驟：
A．用天平測出重物和夾子的質(zhì)量
B．把打點計時器用鐵夾固定放到桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直面內(nèi)
C．把打點計時器接在交流電源上，電源開關(guān)處于斷開狀態(tài)
D．將紙帶穿過打點計時器的限位孔，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，讓重物靠近打點計時器，處于靜止?fàn)顟B(tài)
E．接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后釋放紙帶，之后再斷開電源
F．用秒表測出重物下落的時間
G．更換紙帶，重新進(jìn)行兩次實驗

（1）對于本實驗，以上不必要的兩個步驟是A和F
圖乙為實驗中打出的一條紙帶，O為打出的第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點（其他點未畫出），打點計時器每隔0.02s打一個點．若重物的質(zhì)量為0.5kg，當(dāng)?shù)刂亓�加速度取g=9.8m/s²，由圖2所給的數(shù)據(jù)可算出（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）：
①從O點下落到B點的過程中，重力勢能的減少量為0.86J．
②打B點時重物的動能為0.81J．
（2）試指出造成第（1）問中①②計算結(jié)果不等的原因是由于空氣阻力和紙帶與打點計時器的摩擦阻力做功．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理和注意事項確定實驗中不必要的步驟．
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)的平均速度求出B點的瞬時速度，從而得出B點的動能．
（2）重力勢能的減小量與動能增加量不等的原因是由于空氣阻力和紙帶與打點計時器的摩擦阻力做功引起的．

解答 解：（1）實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩邊都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要測出重物和夾子的質(zhì)量，故A不需要．
物體下落的時間可以通過打點計時器直接得出，不需要秒表測重物下落的時間，故F不需要．
故選：A和F．
①從O點下落到B點的過程中，重力勢能的減少量△E_p=mgh=0.5×9.8×0.176J=0.86J．
②B點的速度v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2299-0.1579}{0.04}$m/s=1.8m/s，則B點的動能E_kB=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}$×0.5×1.8²=0.81J．
（2）第（1）問中①②計算結(jié)果不等的原因是由于空氣阻力和紙帶與打點計時器的摩擦阻力做功．
故答案為：（1）A、F，0.86   0.81  （2）由于空氣阻力和紙帶與打點計時器的摩擦阻力做功．

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進(jìn)行分析所測數(shù)據(jù)，如何測量計算，會起到事半功倍的效果．掌握紙帶的處理方法，會根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，會根據(jù)紙帶求出瞬時速度，從而得出動能的增加量．