Question

7．某同学利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律．

（1）下面列举了该实验的几个实验步骤，其中没有必要或者操作不当的是AD
A．用天平测出下落重物的质量
B．将打点计时器竖直固定在铁架台上
C．将打点计时器接到交流电源的输出端
D．应先释放纸带再接通打点计时器电源的开关
（2）实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点．数据如图乙所示，相邻两点间的时间间隔为0.02s，g取9.80m/s²．求
①纸带O端与重物相连（选填O或C）；
②从打下点O到打下点B的过程中，物体重力势能的减少量△E_p=0.48J，动能的增加量△E_k=0.47J；（两空均保留两位有效数字）
③根据以上数据得出的实验结论是在实验误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．

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．
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：（1）A、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A没有必要；
B、将打点计时器竖直固定在铁架台上，故B正确；
C、将打点计时器接到交流电源的输出端，故C正确；
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：AD．
（2）①从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的O端应与重物相连．
②重力势能减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0486m J=0.48 J．
利用匀变速直线运动的推论
v_B=$\frac{0.0702-0.0313}{2×0.02}$=0.97m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}×1×$（0.97）²=0.47  J．
③根据以上数据得出的实验结论是在实验误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）AD
（2）①O
②0.48；0.47
③在实验误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．

点评 运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．
要注意单位的换算和有效数字的保留