Question

17．用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电．重物从高处由静止开始下落，重物拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量及相关计算，即可验证机械能守恒定律．
（1）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．用天平测出重物的质量
C．先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源开关打出一条纸带
D．测量纸带上某些点间的距离
E．计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
其中没有必要进行或者操作不当的步骤是BC．
（2）在一次实验中，质量为m的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），长度单位cm，那么从起点O到打下计数点B的过程中重力势能的减少量△E_p=0.49mJ，此过程中重物动能的增加量△E_k=0.48mJ （g取9.8m/s²，数据结果均保留至小数点后两位）；通过计算，数值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），这是因为纸带和重锤运动过程中受到阻力的作用．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定没有必要进行的步骤和操作不当的步骤；
（2）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．

解答 解：（1）实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两边都有质量，可以约去，不需要运用天平测出重物的质量，故B不必要；
实验时，先接通电源，再释放重物，故C错误．
本题选择没有必要或操作不当的步骤，故选：BC．
（2）从起点O到打下计数点B的过程中重力势能的减少量△E_p=mgh=m×9.8×0.0501J=0.49mJ，
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$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×m×0.9{8}^{2}$J=0.48m J，
通过计算，数值上△E_p＞△E_k，这是因为纸带和重锤运动过程中受到阻力的作用．
故答案为：（1）BC　（2）0.49m，0.48m，＞，纸带和重锤运动过程中受到阻力的作用．

点评 纸带的处理在高中实验中用到多次，需要牢固的掌握．实验原理是比较减少的重力势能和增加的动能之间的关系，围绕实验原理记忆实验过程和出现误差的原因．