题目内容

11．在“验证机械能守恒定律”的实验中，
（1）供选择的重物有以下四个，应选择C．
A．质量为100g的木球                B．质量为10g的砝码
C．质量为200g的重锤                D．质量为10g的塑料球
（2）下面列出一些实验步骤：
A．将重物与纸带连接好，将纸带穿过计时器，上端用手提着，使重物靠近打点计时器处．
B．将打点计时器固定在铁架台上，注意使两个限位孔在同一竖直线上．
C．用天平称重物和夹子的质量；
D．先释放纸带后再接通电源．
E．用秒表测出重物下落的时间；
F．拆下导线，整理器材．在三条纸带中选出较好的一条；进行计算得出结论，完成实验报告．
G．切断电源，更换纸带，重新进行两次实验．
对于本实验以上步骤中，不必要的两个步骤是CE；错误的步骤是D．（填写字母代号）
（3）若打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg．甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm和0.25cm．可见其中肯定有一位学生在操作上有错误，错误操作者是：丙．
（4）按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图所示（相邻计数），从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△Ep=0.49J，此过程中物体动能的增加量△Ek=0.48 J（取g=9.8m/s2）．
（5）通过计算，数值上△Ep＞△Ek（填“＞”“=”或“＜”）这是因为下落过程存在阻力，使一部分得重力势能转化为内能．．

分析 （1）根据机械能守恒的条件：只有重力做功，应尽量减小阻力的影响，重物的重力应较重，体积较小的．
（2）根据实验的原理确定需要测量的物理量，从而得出不必要的步骤．
（3）根据位移时间公式求出第一个T内的位移，确定出哪一位同学操作错误．
（4、5）根据下降的高度求出重力势能的减小量，结合某段时间内的平均速度等于瞬时速度，求出动能的增加量．从而进行比较，分析误差的原因．

解答 解：（1）在验证机械能守恒定律的实验中，要尽量减小阻力的影响，实验重物选择质量较大的，体积较小的物体，故选：C．
（2）在实验中，需验证重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，由于等式的两边都有质量，可以约去，实验不必要用天平测量重物和夹子的质量；打点计时器可以测量时间，不需要用秒表测量重物下落的时间．故不必要的步骤为：CE．实验中应先接通电源，再释放纸带，所以错误的步骤为：D．
（3）第1、2个点的距离x=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×9.8×0.0{2}^{2}=0.00196m=1.96mm$，可知操作错误的是丙．
（4）重物重力势能的减小量△Ep=mgh=1×9.8×0.00501J=0.49J，B点的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}m/s$=0.98m/s，则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.9{8}^{2}$J=0.48J．
（5）通过计算，数值上△Ep＞△Ek，原因是下落过程存在阻力，使一部分得重力势能转化为内能．
故答案为：（1）C；       （2）CE；    D．
（3）丙；    （4）0.49；    0.48   
（5）＞； 下落过程存在阻力，使一部分得重力势能转化为内能．

点评 解决本题的关键知道实验的原理，会通过原理确定需要测量的物理量，以及知道实验误差引起的原因．掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，得出动能的变化量．

练习册系列答案
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