Question

14．用如图1实验装置验证砝码盘（包括砝码）m₁、小车m₂组成的系统机械能守恒．一端带有滑轮的水平轨道放置于水平桌面，砝码盘与小车通过跨过滑轮的细绳相连，砝码盘从高处由静止开始下落，小车后面拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．

（1）下列所述实验步骤中正确且需要的是AC（不定项）
A．利用天平测出砝码盘和小车的质量
B．采用直流低压电源接打点计时器
C．先接通电源，后释放纸带
D．用秒表测出砝码盘下落的时间
（2）图2中给出的是实验中获取的一条纸带；O是打下的第一个点，A、B、C是三个连续的计数点，相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．已知m₁=50g、m₂=150g，则（g取9.8m/s²，所有结果均保留两位有效数字）
①在纸带上打下计数点B时的速度v_B=1.3m/s；
②在打点O～B过程中系统动能的增量△E_k=0.17J，系统势能的减少量△E_p=0.18J．

Answer 1

分析 （1）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，只有理解了这些才能真正了解具体实验操作的含义；
（2）根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以求出打下记数点B时的速度大小；
根据物体的初末动能大小可以求出动能的增加量，根据物体重力做功和重力势能之间的关系可以求出系统重力势能的减小量，从而即可求解．

解答 解：（1）A、根据实验原理，必须利用天平测出砝码盘和小车的质量，故A正确；
B、将打点计时器应接到电源的“交流输出”上，故B错误．
C、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C正确．
D、砝码盘下落的时间由打点计时器算出，故D错误；
（2）①根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可知打B个点时的速度为：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.118+0.142}{2×0.1}$=1.3m/s
②系统的初速度为零，所以动能的增加量为：
△E_k=$\frac{1}{2}$（m₁+m₂）${v}_{B}^{2}$-0=0.17J
系统重力势能的减小量等于砝码重力做功，故：
△E_P=W=m₁gh=0.05×9.8×（0.252+0.118）=0.18J；
故答案为：（1）AC；（2）①1.3；②0.17，0.18．

点评 （1）只有明确了实验原理以及实验的数据测量，才能明确各项实验操作的具体含义，这点要在平时训练中加强练习．
（2）本题全面的考查了验证机械能守恒定律中的数据处理问题，要熟练掌握匀变速直线运动的规律以及功能关系，增强数据处理能力．