Question

2．某同学使用如图1所示的装置来验证“机械能守恒定律”．
①下面是操作步骤：
a．按图1安装器材；
b．松开铁夹，使重物带动纸带下落；
c．接通电火花计时器电源，使计时器开始工作；
d．进行数据处理；
e．根据需要，在纸带上测量数据．
把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列a、c、b、e、d．
②电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上，图2为实验中打出的一条纸带，从起始点O开始，将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D…，电火花计时器打F点时，重锤下落的速度为1.15（1.14--1.16） m/s．（保留3位有效数字）
③如果已知重锤的质量为0.50kg，当地的重力加速度为9.80m/s²．从打O点到打F点的过程中，重锤重力势能的减少量为0.35（0.34---0.35）J，重锤动能的增加量为0.33（0.32---0.34）J．（保留2位有效数字）

Answer 1

分析 ①实验步骤要符合事物发展逻辑，要有利于操作和减小实验误差，在明确实验原理的情况下奔着这个原则即可正确安排实验步骤．
②在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可以求出点F的速度大小．
③根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量．

解答 解：①在明确实验原理的前提下，先安装实验器材，然后再进行实验，故具体步骤为：A、D、B、C、E、F．
②在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，故C点的速度为：
${v}_{F}=\frac{{x}_{EG}}{2T}=\frac{4.60cm}{0.04s}=1.15m/s$，由于刻度尺在读数时需要估读，因此答案在1.14m/s-1.16m/s都正确．
③重力势能的减小量等于重力做功大小，故有：
△E_p=mgs_OF=0.35J，由于刻度尺在读数时需要估读，因此答案在0.34J---0.35J都正确．
动能增量为：
$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}_{F}^{2}-0=0.33J$，答案在0.32J---0.34J范围内均正确．
故答案为：（1）①a、c、b、e、d；
②1.15（1.14～1.16）；
③0.35（0.34～0.36）； 0.33（0.32～0.34）；

点评 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．