Question

【題目】用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種。重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；

B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；

C．用天平測量出重錘的質量；

D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶；

E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；

F．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。

指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當的步驟，將其選項對應的字母填在下面的空行內，并說明其原因。答：______________。

（2）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器接在50Hz的交變電源上，自由下落的重物質量為1kg，一條理想的紙帶數據如下圖所示，單位是cm，取g=9.8m/s2，O、A之間有幾個點沒畫出。O點是重物開始下落時打出的第一個點。從起點O到打下點B的過程中重力勢能減少量ΔEP＝_____________，此過程中物體動能的增量ΔEK＝________。（結果保留3位有效數字）判斷機械能_______（填“是 ”或“否”）守恒，理由是________________。

Answer 1

【答案】（1）B錯誤，應接電源的交流輸出端；D錯誤，先接通電源再釋放夾子；C是不必要的； （2）2.34J 2.33J 是 在實驗誤差范圍內，重物的重力勢能的減少量等于動能的增加量．

【解析】

（1）B、打點計時器應接到電源的交流輸出端上，故B錯誤．C、驗證機械能守恒，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質量，可以約去，所以C步驟不必要．D、實驗時應先接通電源，再釋放紙帶，故D錯誤．所以沒有必要或操作不當的步驟為BCD．
（2）利用勻變速直線運動的推論

重物由O點運動到B點時，重物的重力勢能的減少量：△EpB=mgh=1.0×9.8×0.2386J≈2.34J．

在實驗誤差范圍內，重物的重力勢能的減少量等于動能的增加量，所以在實驗誤差范圍內，機械能守恒．