Question

17．在验证机械能守恒定律的实验中：
（1）下列实验操作顺序正确合理的一项是B（填序号）
A．先将固定在重物上的纸带穿过打点计时器，再将打点计时器固定在铁架台上
B．先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源
C．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源
D．先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计时器的电源
（2）质量 m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图1所示，相邻计数点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s²．则 （保留3位有效数字）：
①打点计时器打下计数点B时，重锤的速度v_B=0.973m/s；
②从点O到打下计数点B的过程中，重锤重力势能的减小量△E_p=0.476J，动能的增加量△E_k=0.473J；
③实验结论是在实验误差允许范围内，重锤下落过程中机械能守恒．
（3）在用如图2所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是AC
A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值
B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值
C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
D．通过打点计时器打下的纸速来测定小车加速过程中获得的平均速度

Answer 1

分析 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．
用橡皮筋拉小车探究功与速度变化的关系，必须平衡摩擦力，让小车的速度增加仅仅是橡皮筋做功的结果；我们通过改变橡皮筋的条数来改变做功的多少，不用测量变力；小车的速度是加速段获得的最大速度即以后的匀速段的速度．

解答 解：（1）A、应先将打点计时器固定在铁架台上，再将纸带穿过打点计时器，最后将纸带固定在重物上，故A错误；
B、先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源，然后释放重物，故B正确；
C、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、实验结束应立即切断电源以防仪器的损坏，然后再取下固定在重物上的打好点的纸带，故D错误．
故选：B．
（2）①利用匀变速直线运动的推论得：
v_B=$\frac{（0.0702-0.0313）m}{2×0.02s}$=0.973m/s
②重力势能减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0486m J=0.476  J．
动能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B^2-0=0.473 J
③实验结论是在实验误差允许范围内，重锤下落过程中机械能守恒．
（3）AB、橡皮筋拉小车时的作用力是变力，我们不能求变力做功问题，但选用相同的橡皮筋，且伸长量都一样时，橡皮条数的关系就是做功多少的关系，因此，可以不需求出变力功的大小，就知道功的关系．所以A正确，B错误；
CD、当橡皮筋做功完毕小车应获得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小车以后要做匀速运动，相邻两点间的距离基本相同．所以计算小车速度应该选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段，用这些点计算小车的速度．故C对D错误．
综上可知A、C正确．
故选：AC
故答案为：（1）B
（2）①0.973；②0.476；0.473 ③在实验误差允许范围内，重锤下落过程中机械能守恒
（3）AC

点评 （1、2）该题主要考查了验证机械能守恒定律的实验的操作步骤和运用运动学规律、功能关系去处理实验数据的能力．
正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等，会起到事半功倍的效果．
（3）本题关键是结合探究功与速度变化关系的实验原理进行分析，如本实验中，明确小车的运动情况，先加速，再匀速，橡皮条做功完毕，速度最大，做匀速运动，故需要测量匀速阶段的速度．这是一道考查探究功与速度变化的关系的基础题，是一道容易出错的题目．同学们在学习中应注意实验的细节．