Question

7．如图1为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．

（1）为完成此实验，除了图中所示器材，还需要的器材有AD（多选）
A．刻度尺     B．秒表
C．天平       D．交流电源
（2）实验中，如下哪些操作是必要的BC．（多选）
A．用秒表测量时间
B．重物的质量应尽可能大些
C．先开电源后放纸带
D．先放纸带后开电源
（3）在一次实验中，质量m的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图2所示，长度单位cm，那么从起点O到打下记数点B的过程中重力势能减少量是△E_p=0.50mJ，此过程中物体动能的增加量△E_k=0.48mJ（g取10m/s²，结果数据均保留至小数点后两位）；通过计算，数值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），这是因为摩擦阻力和空气阻力对物体做负功，机械能减少．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定还需要的实验器材；
（2）根据实验的原理和注意事项确定正确的操作步骤．
（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B点的速度，从而得出动能的增加量，通过能量守恒的角度分析重力势能减小量大于动能增加量的原因．

解答 解：（1）实验中需要通过刻度尺测量点迹间的距离，从而得出重物下降的高度，以及求出瞬时速度，故A正确．
时间可以通过打点计时器直接得出，不需要秒表，故B错误．
C、验证机械能守恒，即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，所以不需要用天平测量质量，故C错误．
D、打点计时器需要交流电源，故D正确．
故选：AD．
（2）A、实验中不需要用秒表测量时间，时间可以通过打点计时器直接得出，故A错误．
B、为了减小阻力的影响，重物质量应选择大一些的，故B正确．
C、实验时应先接通电源，再释放纸带，故C正确，D错误．
故选：BC．
（3）从起点O到打下记数点B的过程中重力势能减少量△E_p=mgh=m×10×0.0501≈0.50m，B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.0706-0.0314}{0.04}$m/s=0.98m/s，
则动能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×m×0.9{8}^{2}$≈0.48m，通过计算，数值上△E_p＞△E_k，这是因为摩擦阻力和空气阻力对物体做负功，机械能减少．
故答案为：（1）AD，（2）BC，（3）0.50m，0.48m，＞，摩擦阻力和空气阻力对物体做负功，机械能减少

点评 解决本题的关键掌握实验的原理，以及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．