Question

2．用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电为学生电源，输出电压为6V（频率为50Hz）的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上
C．用天平测出重锤的质量
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带
E．测量纸带上某些点间的距离
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤，有BCD

某同学按照正确的操作选得纸带如图2，其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位：cm）．
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段的平均速度作为打出B点时对应的物体的即时速度，则OB段重锤重力势能的减少量为1.22mJ，而动能的增加量为1.20mJ（计算结果均保留3位有效数字，重锤质量用m表示），造成上述实验结果不相等的原因主要是由于物体下落过程中存在摩擦阻力生热．

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，只有理解了这些才能真正了解具体实验操作的含义；
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．

解答 解：B、将打点计时器应接到电源的“交流输出”上，故B错误．
C、因为我们是比较mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C错误．
D、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，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D错误．
故选：BCD；
重力势能减小量：△E_p=mgh=9.8×0.1242m J=1.22mJ
中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小：
v_B=$\frac{0.157-0.0951}{2×0.02}$=1.55m/s
动能的增量为：
△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=1.20mJ
由于物体下落过程中存在摩擦阻力生热，因此动能的增加量小于势能的减小量，重力势能没有完全转化为动能．
故答案为：BCD；1.22mJ，1.20mJ，由于物体下落过程中存在摩擦阻力生热．

点评 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；同时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．