Question

8．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器电源频率为50Hz，重物质量m=1.00kg，当地重力加速度g=9.80m/s²．
（1）下列实验步骤操作合理的排列顺序是ADBCEF（填写步骤前面的字母）．
A．将打点计时器竖直安装在铁架台上
B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C．取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻转）重新做实验
D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带
E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h₁、h₂、h₃…h_n，计算出对应的瞬时速度v₁、v₂、v₃…v_n
F．分别算出$\frac{1}{2}$mv_n²和mgh_n，在实验误差允许的范围内看是否相等

（2）某同学按照正确的操作选得纸带如图所示，其中O点是打下的第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出），该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）．
①这三组数据中不符合读数要求的是15.7
②根据图上所得的数据，应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律
③从O点到③问中所取的点，重物重力势能的减少量△E_p=1.22J，动能的增加量△E_k=1.20J（结果保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）按照组装器材、进行实验、数据处理的顺序排列实验的步骤．
（2）根据相等时间内的位移逐渐增大确定纸带的哪一端与重物相连．根据下落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点的瞬时速度，从而得出动能的增加量．

解答 解：（1）实验先组装器材，步骤顺序为：A、D，然后进行实验，顺序为：B、C，最后进行数据处理，顺序为：E、F．
所以步骤顺序为：ADBCEF  
（2）①纸带在重物拖动下速度越来越大，即相等时间为的位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连．
②这三组数据中不符合读数要求的是15.7，小数点后应保留2位小数．
③根据图上所得的数据，应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律．
④重物重力势能的减小量为：△E_p=mgh=1×9.8×0.1242J≈1.22J．
B点的速度为：v_B=$\frac{{X}_{AC}}{2T}$=$\frac{（15.7-9.51）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=1.5475m/s，则动能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×1.54752≈1.20J．
故答案为：（1）ADBCEF；（2）①左；②15.7；③B；④1.22，1.20

点评 本题考查验证机械能守恒定律的实验；解决本题的关键掌握实验的原理，以及掌握纸带的处理，知道某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，注意有效数字的保留．