Question

14．某研究性学习小组用图1所示装置验证机械能守恒定律

（1）安装器材后，进行以下操作：
A、将打点计时器接到电源的直流输出端；
B、测出m₁、m₂的质量；
C、m₂从高处由静止开始下落，同时接通打点计时器电源开关，m₁拖着的纸带打出一系列的点；
D、测量打出的纸带上选定让数点间的距离；
E、根据测量的结果计算m₂下落过程中，m₁和m₂组成的系统减少的重力势能是否等于增加的动能．
其中操作不恰当的步骤是AC．（将其选项对应的字母填在横线处）
（2）如图2给出的是实验中获取的一条纸带，O是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图2所示，则在纸带上的打下计数点5时的速度v₅=2.40m/s．
（3）若m₁=50g、m₂=150g，在打点0～5过程中，系统动能的增量△E_K=0.576J，系统势能的减少量△E_P=0.588J．（g取9.8m/s²，结果保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）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，只有理解了这些才能真正了解具体实验操作的含义；
（2）根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以求出打下记数点5时的速度大小；
（3）根据物体的初末动能大小可以求出动能的增加量，根据物体重力做功和重力势能之间的关系可以求出系统重力势能的减小量，比较动能增加量和重力势能减小量之间的关系可以得出系统机械能是否守恒．

解答 解：（1）实验时，打点计时器接交流电源，故A错误．实验时，应先接通电源再释放纸带，故C错误．
故选：AC．
（2）某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则${v}_{5}=\frac{{x}_{46}}{2T}=\frac{0.216+0.264}{0.2}m/s=2.40m/s$．
（3）在打点0～5过程中，系统动能的增量△E_K=$\frac{1}{2}（{m}_{1}+{m}_{2}）{{v}_{5}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×2．{4}^{2}$J=0.576J．
系统势能的减少量△E_P=（m₂-m₁）gh=0.1×9.8×（0.384+0.216）J=0.588J．
故答案为：（1）AC，（2）2.40，（3）0.576，0.588．

点评 （1）只有明确了实验原理以及实验的数据测量，才能明确各项实验操作的具体含义，这点要在平时训练中加强练习．
（2）本题全面的考查了验证机械能守恒定律中的数据处理问题，要熟练掌握匀变速直线运动的规律以及功能关系，增强数据处理能力．