Question

1．在利用重錘下落驗證機械能守恒定律的實驗中：
（1）下面敘述正確的是AC
A．選用的重錘的質量應當稍大一些；
B．用秒表記錄重錘下落時間；
C．操作時應先接通電源再放釋放紙帶；
D．電磁打點計時器都應接在電壓為4～6V的直流電源上．
（2）實驗桌上有下列器材可供選用：鐵架臺，電磁打點計時器，復寫紙，紙帶，低壓交流電源（帶開關），導線，天平，重錘．其中不必要的器材有天平；缺少的器材有刻度尺．
（3）實驗中按照正確的操作選得紙帶如圖，其中O點是起始點，A、B、C是打點計時器連續打下的3個點，用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中（單位：厘米）．用OB段驗證機械能守恒，已知當地重力加速度g=9.8m/s²，則該段重錘動能的增加量為1.20mJ，重力勢能的減少量為1.22mJ．（均保留三位有效數字，重錘質量用m表示）

Answer 1

分析 （1）根據實驗的原理，以及實驗中的注意事項確定操作的正誤．
（2）根據實驗的原理確定測量的物理量，從而確定所需的器材．
（3）根據某段時間內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，根據下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）A、為了減小阻力的影響，重錘的質量應大一些，體積小一些，故A正確．
B、打點計時器可以記錄時間，所以不需要秒表記錄時間，故B錯誤．
C、操作時應先接通電源再釋放紙帶，故C正確．
D、電磁打點計時器應接在電壓為4-6V的交流電源上，故D錯誤．
故選：AC．
（2）實驗中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，所以不需要天平測量質量．在紙帶的處理中，需要測量下落的高度，以及求解瞬時速度，所以需要刻度尺．
（3）OB段，重錘重力勢能的減小量△E_p=mgh=m×9.8×0.1242J≈1.22m，B點的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1571-0.0951}{0.04}$m/s=1.55m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×m×1.5{5}^{2}≈$1.20m．
故答案為：（1）AC，（2）天平，刻度尺，（3）1.20m，1.22m．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，掌握處理紙帶的方法，通過點跡間的距離求解重力勢能的減小量，根據某段時間內的平均速度求出瞬時速度．