Question

17．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为9.8m/s²，那么
（1）纸带的左端（填“左”或“右”）与重物相连；
（2）根据图上所得的数据，应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律；
（3）从O点到（2）问中所取的点，重物重力势能的减少量△E_p=1.89 J，动能增加△E_k=1.70 J．（结果取三位有效数字）
（4）为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是ABC．
A．选用铁质重锤
B．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上
C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直
D．重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直．

Answer 1

分析 （1）根据相相等时间内的位移越来越大确定纸带的哪一端与重物相连；
（2、3）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出某点的速度，从而得出动能的增加量．
（4）根据实验的原理以及注意事项确定减小阻力影响的操作步骤．

解答 解：（1）纸带在重物的拖动下速度越来越大，相等时间内的位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连．
（2）根据图上所得的数据，应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律．
（3）从O到B重力势能的减小量为：△E_p=mgh=1×9.8×0.1925J≈1.89J
B点的瞬时速度为：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.2293-0.1555}{0.04}m/s$≈1.845m/s
则动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.84{5}^{2}$≈1.70J．
（4）A、为了减小阻力的影响，选择质量大一些，体积小一些的重物，故A正确．
BC、为了减小阻力的影响，安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，故BC正确．
D、重物下落过程中，不能用手提着纸带，故D错误．
故选：ABC．
故答案为：（1）左；（2）B；（3）1.89，1.70；（4）ABC

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解是瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．