Question

19．“验证机械能守恒”的实验中
（1）下列叙述正确的是BC
A．应该用天平称出重锤的质量
B．应该选用点迹清晰、特别是第1、2点间距离接近2mm的纸带
C．操作时应先通电再释放纸带
D．打点计时器应接在电压为4V-6V的直流电源上
（2）选出一条纸带如图所示，其中O点为起始点，A、B、C为三个点，打点计时器通以50H_Z交流电，用最小刻度为mm的刻度尺，测得OA=9.51cm，OB=12.42cm，OC=15.7cm．这三个数据中不符合有效数字要求的是15.7cm，应该写成15.70cm．
（3）该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s²，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为1.22m，而动能的增加量为1.20m，（均保留3位有效数字，重锤质量用m表示）．这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量△E_P大于（填“大于”、“小于”或“等于”）动能的增加量△E_k．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理以及注意事项确定正确的操作步骤．
（2）根据有效数字的保留确定不符合的数据．
（3）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某地时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出动能的增加量．根据能量守恒分析重力势能减小量和动能增加量之间的关系．

解答 解：（1）A、实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，所以不需要天平测出重锤的质量，故A错误．
B、根据h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$知，应该选用点迹清晰、特别是第1、2点间距离接近2mm的纸带，故B正确．
C、实验时应先接通电源，再释放纸带，故C正确．
D、打点计时器应接4-6V的交流电源，故D错误．
故选：BC．
（2）这三个数据中不符合有效数字要求的是15.7cm，应该写成15.70cm．
（3）重锤重力势能的减小量△E_p=mgh=m×9.8×0.1242J≈1.22m，B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1570-0.0951}{0.04}m/s$≈1.55m/s，则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×m×1.5{5}^{2}≈$1.20m．
由于阻力的存在，部分能量转化为内能，则重力势能的减少量大于动能的增加量．
故答案为：（1）BC，（2）15.7，15.70，（3）1.22m，1.20m，大于．

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，会通过纸带得出下降的高度，从而得出重力势能的减小量，会根据纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量．