Question

16．在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，下面列出一些實驗步驟
A．用天平測出重物和夾子的質(zhì)量；
B．先將重物與紙帶連接，再將紙帶穿過打點計時器，上端用手提著，并且讓重物靠近打點計時器；
C．打點計時器接在學(xué)生電源交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V （電源不接通、交流）；
D．打點計時器固定在置于桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上； 
E．在紙帶上選取幾個點，進(jìn)行測量和記錄數(shù)據(jù)；
 F．用秒表測出重物下落的時間；
G．接通電源待計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶；
H．切斷電源；
I．更換紙帶，重新進(jìn)行兩次；
J．在三條紙帶中選出較好的一條；
K．進(jìn)行計算，得出結(jié)論，完成實驗報告；
L．拆下導(dǎo)線，整理器材．
以上步驟中，不必要的有AF，正確步驟的合理順序是DCBGHIIJEK（填寫字母） 

（2）某次實驗中質(zhì)量m=0.5kg的重錘自由下落，對應(yīng)紙帶上打出了一系列 的點，如圖2所示，相鄰記數(shù)點時間間隔為0.02s，并測出各點到第一個點的距離長度，單位是cm，g取9.8m/s^s，求（保留3位有效數(shù)字）：
①從打下點O到打下記數(shù)點B的過程中，物體重力勢能的減小量△E=0.238J，動能的增加量△E_A=0.236J．
②實驗結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)重物機械能守恒．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定不必要的步驟．按照組裝器材、進(jìn)行實驗、數(shù)據(jù)處理的順序排列步驟．
（2）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)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出動能的增加量．

解答 解：（1）該實驗驗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，所以不需要測量重物和夾子的質(zhì)量；重物下落的時間由打點計時器可以得出，不需要用秒表測量，故不需要的操作步驟為：AF．
實驗時先組裝器材，順序為：DCB，然后進(jìn)行實驗，順序為：GHI，最后數(shù)據(jù)處理，順序為：JEK，所以操作步驟順序為：DCBGHIIJEK．
（2）①從打下點O到打下記數(shù)點B的過程中，物體重力勢能的減小量為mgh=0.5×9.8×4.86×10^-2J=0.238J，B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.02-3.13）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=0.9725m/s，則動能的增加量為$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×0.972{5}^{2}$≈0.236J．
②實驗結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)重物機械能守恒．
故答案為：AF，DCBGHIIJEK，（2）①0.238，0.236，②在誤差允許的范圍內(nèi)重物機械能守恒．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．