Question

19．如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現有的器材：帶鐵夾的鐵架臺、電火花打點計時器、紙帶、帶夾子的重錘、天平．回答下列問題：
（1）為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有AD．（填入正確選項前的字母）
A．毫米刻度尺
B．秒表
C.0～12V的可調節直流電源
D.0～220V的可調節交流電源
（2）用打點計時器打出一條紙帶，前后要連續進行一系列的操作，你認為需要并合理的步驟是BADC．（選出下列幾點中需要的字母后按合理順序排列）
A．釋放紙帶   B．接通電源
C．取下紙帶    D．切斷電源
（3）釋放紙帶前的瞬間，重錘和手的位置合理的是丙．（填“甲”、“乙”或“丙”）
（4）下列所說的實驗中涉及的處理方法或實驗結果，其中正確的是AE．
A．該實驗中即使不用天平測重錘的質量，同樣也可以驗證機械能守恒定律
B．該實驗選取的紙帶，測量發現所打的第一和第二點間的距離約1.7mm，表明打點計時器打第一點時重錘的速度不為零
C．本實驗中需要直接測量得到的物理量是重錘下落的高度，通過計算得到的是當地的重力加速度值和速度值
D．為了計算方便，本實驗中先選一條打點計時器打第一點時重錘的速度為零的清晰紙帶，然后通過對紙帶的測量、分析，求出當地的重力加速度的值，再代入表達式：mgh=$\frac{1}{2}$mv²進行驗證
E．本實驗中，實驗操作非常規范，數據處理足夠精確，實驗結果一定是mgh略大于$\frac{1}{2}$mv²，不可能出現$\frac{1}{2}$mv²略大于mgh．

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數據處理以及注意事項．
（2）根據實驗原理和要求：實驗中先接通電源，再釋放紙帶，然后切斷電源，最后取下紙帶．
（3）該實驗中為了減小實驗誤差，釋放前必須保持提起的紙帶處于豎直位置，并且使重物靠近打點計時器．
（4）本實驗是以自由落體運動為例來驗證機械能守恒定律，需要驗證的方程：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，應選用選用點跡清晰，第一、二兩點間的距離接近2mm的紙帶，這種情況下重物所受的阻力較�。�重力加速度與本實驗無關，是預知的物理量．由于本實驗存在阻力，重物下落過程中要克服阻力作用，所以減小的重力勢能沒有完全轉化為動能．

解答 解：（1）通過打點計時器計算時間，故不需要秒表．
打點計時器應該與交流電源連接．
需要刻度尺測量紙帶上兩點間的距離．
故選：AD．
（2）根據實驗原理和要求：實驗中先接通電源，再釋放紙帶，然后切斷電源，最后取下紙帶，所以實驗的步驟順序為BADC．
（3）為了減小實驗誤差，釋放前必須保持提起的紙帶處于豎直位置，并且使重物靠近打點計時器．故合力的位置因為丙圖．
（4）A、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A正確；
B、由h=$\frac{1}{2}$gt²求出第一個打點周期時間 t=0.02s內，重錘自由下落距離為h=$\frac{1}{2}×9.8×0.0{2}^{2}$m≈2mm，說明這種情況下重物所受的阻力很小，實驗誤差較小，故B錯誤．
C、D、在本實驗中，直接測量的有：用刻度尺測量重錘下落的高度．重力加速度與本實驗無關，是預知的物理量．通過計算得到的有與重錘下落高度對應的重錘瞬時速度．故C、D錯誤．
E、由于本實驗存在阻力，重物下落過程中要克服阻力作用，所以減小的重力勢能沒有完全轉化為動能，故實驗結果一定是mgh略大于$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，不可能出$\frac{1}{2}m{v}^{2}$略大于mgh．故E正確．
故選：AE．
故答案為：（1）AD�。�2）BADC　（3）丙�。�4）AE

點評 對于實驗的具體操作，不光要靠記憶理解，要親自動手實驗，切實去體會．正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發進行分析所需實驗器材、所測數據、誤差分析等，會起到事半功倍的效果．