Question

【题目】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落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）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端上；

C．用天平测量出重锤的质量；

D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；

E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；

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。

指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因。答：______________。

（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在50Hz的交变电源上，自由下落的重物质量为1kg，一条理想的纸带数据如下图所示，单位是cm，取g=9.8m/s2，O、A之间有几个点没画出。O点是重物开始下落时打出的第一个点。从起点O到打下点B的过程中重力势能减少量ΔEP＝_____________，此过程中物体动能的增量ΔEK＝________。（结果保留3位有效数字）判断机械能_______（填“是 ”或“否”）守恒，理由是________________。

Answer 1

【答案】（1）B错误，应接电源的交流输出端；D错误，先接通电源再释放夹子；C是不必要的； （2）2.34J 2.33J 是 在实验误差范围内，重物的重力势能的减少量等于动能的增加量．

【解析】

（1）B、打点计时器应接到电源的交流输出端上，故B错误．C、验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以C步骤不必要．D、实验时应先接通电源，再释放纸带，故D错误．所以没有必要或操作不当的步骤为BCD．
（2）利用匀变速直线运动的推论

重物由O点运动到B点时，重物的重力势能的减少量：△EpB=mgh=1.0×9.8×0.2386J≈2.34J．

在实验误差范围内，重物的重力势能的减少量等于动能的增加量，所以在实验误差范围内，机械能守恒．