Question

1．图甲为“验证机械能守恒定律”的实验装置，图乙是实验中选出的一条纸带，测得连续三点A、B、C 到打点计时器打下的第一个点O 的距离如图乙所示．已知连续两点间的时间间隔为0.02s，重物的质量m=0.5kg，g=9.8m/s²．（计算结果保留3位有效数字）

（1）下列做法中正确的两项是AB；
A、图甲中两限位孔必须在同一直线上
B、实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直
C、实验时，先放手松开纸带再接通打点计时器电源
D、数据处理时，应先选择纸带上距离较近的两点作为初末位置
（2）可以确定图乙中纸带的左端与重物相连（选填“左”或“右”）；
（3）从起点O到B点的过程中，重物重力势能的减少量等于0.245J，此过程中物体动能的增加量等于0.240J
（4）实验中发现，势能的减小量△E_p总是略大于动能的增加量△E_k，其原因是存在空气阻力或摩擦阻力等．（答出一条即可 ）

Answer 1

分析 （1）正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验应注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚；
（2）通过相等时间间隔内位移的变化判断纸带的哪一端与重物相连．
（3）根据下降的高度求出重力势能的减小量；根据某段时间内平均速度等于中间时间的瞬时速度求出B点的瞬时速度，从而求出动能的变化量．
（4）根据实验的原理和可能存在的问题进行分析即可．

解答 解：（1）A、在实验的过程中为减小纸带与限位孔之间的摩擦，两限位孔必须在同一竖直线上，故A正确；
B、实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，以减小摩擦力，故B正确；
C、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；
D、数据处理时，应先选择纸带上距离较远的两点作为初末位置，以减小偶然误差．故D错误．
故选：AB
（2）重物在开始下落时速度较慢，在纸带上打的点较密，越往后，物体下落得越快，纸带上的点越稀．所以，纸带上靠近重物的一端的点较密，因此纸带的左端与重物相连．
（3）从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△E_p=mgh=0.5×9.8×0.0501 J≈0.245 J．
B点的瞬时速度等于AC段的平均速度，则${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=0.98m/s$．
动能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×0.9{8}^{2}\\;J=0.240\\;J$
（4）可见重力势能的减小量大于动能的增加量，原因是实验中存在空气阻力或摩擦阻力等．
故答案为：（1）AB；（2）左；（3）0.245，0.240；（4）存在空气阻力或摩擦阻力等．

点评 解决本题的关键掌握验证机械能守恒定律的实验原理，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解加速度和瞬时速度．