Question

3．在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，电火花打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图所示（相邻记数点时间间隔为0.02s）．

（1）关于实验过程，下列说法正确的有BC．
A．选用4～6V交流电源
B．选择体积小，质量大的重物
C．为获得清晰的纸带，可以用双层纸带夹着墨粉盘进行实验
D．若先释放重物，后接通电源，打出的纸带无法进行实验验证
（2）打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=1.55m/s；（保留三位有效数字）
（3）从起点O到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△E_P=1.22J，此过程中物体动能的增加量△E_k=1.20J；由此得到的实验结论是重物的机械能守恒（填“重物的机械能守恒”或“重物的机械能不守恒”）．（g取9.80m/s²，所有计算保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理以及注意事项确定正确的操作步骤．
（2）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．
（3）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据B点的速度得出动能的增加量，通过比较得出实验的结论．

解答 解：（1）A、电火花打点计时器使用220V的交流电源，故A错误．
B、为了减小阻力的影响，重物选择质量大一些，体积小一些的，故B正确．
C、为获得清晰的纸带，可以用双层纸带夹着墨粉盘进行实验，故C正确．
D、实验时应先接通电源，再释放重物，故D错误．
故选：BC．
（2）B点的瞬时速度为：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1572-0.0951}{0.04}$m/s=1.55m/s．
（3）从起点O到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量为：△E_P=mgh=1×9.8×0.1242J≈1.22J
动能的增加量为：△E_k=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.5{5}^{2}J≈$1.20J．
可知在误差允许的范围内，重物的机械能守恒．
故答案为：（1）BC，（2）1.55，（3）1.22，1.20J，重物的机械能守恒．

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．