Question

16．用如圖甲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下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對圖中紙帶上的點痕進行測量，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”上
C．用天平測出重錘的質量
D．先釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源打出一條紙帶
E．測量紙帶上某些點間的距離
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．
Ⅰ．中沒有必要進行的或者操作不當的步驟是BC．（將其選項對應的字母填在橫線處）
Ⅱ．在實驗中，質量m為1.0kg的重物自由下落，帶動紙帶打出一系列的點，如圖乙所示．相鄰計數點間的時間間隔為0.02s，距離單位為cm．
（1）紙帶的左端與重物相連；（填“左”或“右”）
（2）打點計時器打下計數點B時，物體的速度V_B=0.98m/s；（結果保留兩位有效數字）
（3）某同學從起點O到打下計數點B的過程中，計算出物體的動能增加量${△}_{{E}_{k}}$=0.48J，勢能的減少量${△}_{{E}_{P}}$=0.49J，（g=9.8m/s²），該同學的計算方法和過程并沒有錯誤，卻出現了${△}_{{E}_{k}}$＜${△}_{{E}_{P}}$的結果，試問這一結果是否合理？答：合理，因為實驗中存在摩擦阻力和空氣阻力．

Answer 1

分析 I、根據實驗原理分析實驗中應進行的步驟，從而明確實驗中多不必要的或錯誤的操作；
II、（1）根據紙帶的疏密程度可確定哪端與重物相連；
（2）根據平均速度可求得B點的瞬時速度；
（3）分析減小的重力勢能和動能，明確由于阻力的存在，重力勢能的減小量要略大于動能的增加量．

解答 解：I、B：將打點計時器應接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．
C：因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒有必要．
II、（1）重物拖著紙帶做加速運動，相等時間內的位移逐漸增大，可知紙帶的左端與重物相連．
（2）B點的速度等于中間時刻的瞬時速度，故v_B=$\frac{7.06-3.14}{2×0.02}×1{0}^{-2}$=0.98m/s；
（3）動能的增加量△E_k最有可能小于勢能的減少量△E_p，產生這種現象的原因可能是摩擦阻力和空氣阻力的存在．
故答案為：I、BC；II、（1）左，（2）0.98；（3）合力，因為下落過程中有摩擦阻力和空氣阻力的存在

點評 解決本題的關鍵是掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理，掌握紙帶的處理方法，知道實驗誤差形成的原因，能根據紙帶分析重力勢能和動能變化間的關系是解題的關鍵．