Question

15．如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．
（1）下面是本实验的几个操作步骤，请在横线上填写合适的内容．
A．按途中示意图组装实验器材
B．将打点计时器接到交流（选填“直流”或“交流”）电源上；
C．用天平测出重锤的质量m=1.00kg；
D．释放纸带，然后接通电源开关打出一条纸带；
E．重复步骤D多次，得到多条纸带．
在以上实验步骤中，操作错误的是D（选填步骤前的字母）．
（2）数据处理

F．从打出的纸带中选择一条点迹清晰的纸带如图所示．把第一个点记作O，在便于测量的地方另选连续的4个点A、B、C、D，测量出A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．
G．已知当地重力加速度为9.80m/s²，打点计时器的打点周期为0.02s，从打O点到打C点的过程中，重锤减少的重力势能E_P减=7.62J，增加的动能E_k增=7.57J．（计算结果均保留三位有效数字）
（3）得出结论
H．本次实验中可以得到的结论是：在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．

Answer 1

分析 根据实验的原理和注意事项确定操作中的错误之处．
根据下降的高度求出重锤重力势能的减小量，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C点的速度，从而得出动能的增加量．通过比较得出实验的结论．

解答 解：B、打点计时器接到交流电源上．
实验中应先接通电源，再释放纸带，所以错误的操作步骤为：D．
G、从打O点到打C点的过程中，重锤减少的重力势能E_P减=mgh=1×9.8×0.7776J≈7.62J，C点的速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.8573-0.7018}{0.04}$m/s=3.89m/s，则动能的增加量E_k增=$\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×1×3.8{9}^{2}J≈$7.57J．
H、可知在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．
故答案为：交流，D，7.62，7.57，在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．