Question

用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落．重锤上拖着的纸带打出一系列的点．对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．下面列举了该实验的几个操作步骤：

A．按照图示的装置安装器件

B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上

C．用天平测出重锤的质量

D．先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源打出一条纸带

E．测量纸带上某些点间的距离

F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．

Ⅰ、其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是_____．（将其选项对应的字母填在横线处）

Ⅱ、在实验中，质量m为1.0kg的重物自由下落，带动纸带打出一系列的点，如图所示。相邻计数点间的时间间隔为0.02s，距离单位为cm。

（1）纸带的___________端与重物相连；

（2）打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=___________m/s；(结果保留两位有效数字)

（3）某同学从起点O到打下计数点B的过程中，计算出物体的动能增加量ΔE_K=0.48J，势能减少量ΔE_P=0.49J（g=9.8m/s²），该同学的计算方法和过程并没有错误，却出现了ΔE_K<ΔE_P的结果，试问这一结果是否合理？答：________________。

（4）另一名同学用计算出B的动能E_K=0.49J，恰好与势能减少量ΔE_P相等，于是该同学得出结论“重物下落过程中机械能守恒”，试问该同学的做法是否合理？

答：________________。

 

Answer 1

【答案】

 Ⅰ、BCD；Ⅱ、（1）左（或0）；（2）0.98；（3）合理；（4）不合理

【解析】

试题分析: ：A、因为我们是比较mgh、的大小关系，故m可约去比较，不需要测出重物的质量；

打点计时器采用的是交流电源；C、先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，在纸带上打出一系列点，利于数据的采集和处理，故没有必要进行的或者操作不 当的步骤是BCD；

自由下落是一个加速运动，从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连

根据在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度有

通过计算可知动能的增加量小于重力势能的减小量，其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功，导致重力势能没有完全转化为动能．所以合理

用计算出B的动能E_K=0.49J，恰好与势能减少量ΔE_P相等相当于用机械能守恒定律来证明机械能守恒定律，不合理。

考点：验证机械能守恒定律