Question

15．（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，有位同學(xué)按以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)作：
A．用天平稱出重錘和夾子的質(zhì)量
B．固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連著重錘的紙帶穿過限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
C．先松開紙帶，后接通電源，開始打點(diǎn)．并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點(diǎn)紙帶
D．取下紙帶，挑選點(diǎn)跡清晰的紙帶，記下起始點(diǎn)O，在距離O點(diǎn)較近處選擇幾個(gè)連續(xù)計(jì)數(shù)點(diǎn)（或計(jì)時(shí)點(diǎn)），并計(jì)算出各點(diǎn)的速度值
E．測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，即得到重錘下落高度
F．計(jì)算出mgh_n和 $\frac{1}{2}$mv_n²，看兩者是否相等
在以上步驟中，不必要、有錯(cuò)誤或不妥的步驟是ABCD（填寫代表字母）；

（2）在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為m=1.00kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)．如圖2所示為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)A、B、C為從合適位置開始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)（其他點(diǎn)未畫出）．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²．那么
①紙帶的左端（選填“左”或“右”）與重物相連；
②從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物重力勢(shì)能減少量△E_p=1.88J，動(dòng)能增加量△E_k=1.84J（結(jié)果取3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定不必要和錯(cuò)誤的操作步驟．
（2）根據(jù)相等時(shí)間內(nèi)的位移增大，確定紙帶的哪一端與重物相連．
根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)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(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測(cè)量質(zhì)量，故A不必要．
固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連著重錘的紙帶穿過限位孔，用手提住，讓重物緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故B錯(cuò)誤．
實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源，再釋放紙帶，故C錯(cuò)誤．
取下紙帶，挑選點(diǎn)跡清晰的紙帶，記下起始點(diǎn)O，在距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處選擇幾個(gè)連續(xù)計(jì)數(shù)點(diǎn)（或計(jì)時(shí)點(diǎn)），并計(jì)算出各點(diǎn)的速度值，故D錯(cuò)誤．
故選：ABCD．
（2）①因?yàn)橄嗟葧r(shí)間內(nèi)位移越來越大，可知紙帶的左端與重物相連．
②從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物重力勢(shì)能減少量△E_p=mgh=1×9.8×0.192J≈1.88J，
B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.2323-0.1555}{0.02×2}$m/s=1.92m/s，
則動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.9{2}^{2}$=1.84J．
故答案為：（1）ABCD，（2）①左，②1.88，1.84．

點(diǎn)評(píng) 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(huì)根據(jù)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求解重力勢(shì)能的減小量．