Question

1．某同学利用重物的自由落体运动验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示．

（1）下列实验步骤中错误的是AB．
A．把电磁打点计时器固定在铁架台上，并用导线将打点计时器接在干电池上；
B．将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提住，让手尽量靠近打点计时器；
C．接通电源再松开纸带；
D．更换纸带，重复几次，选点迹清晰的纸带进行测量；
（2）已知重物质量为1.0kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s²，该同学选择了一条理想的纸带，纸带上第1个点记作O，测得第1个点与第2点间间距为2mm，另选三个连续的点A、B、C作为测量点，用刻度尺测量各测量点对应刻度尺上的读数如图2所示（图中的数据为从起始点0到该测量点的距离），可知在打B点时重物的速度为0.790m/s；从O点运动到B点过程中，重物的动能增加量为0.312J，重力势能减少量为0.318J，产生误差的主要原因是运动过程中阻力做功．（计算结果均取三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定错误的操作步骤．
（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，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．

解答 解：（1）A、打点计时器应使用交流电源，故A错误．
B、将连有重物的纸带穿过限位孔，实验前，让重物紧靠打点计时器，故B错误．
C、实验时应先接通电源再松开纸带，故C正确．
D、更换纸带，重复几次，选点迹清晰的纸带进行测量，故D正确．
本题选择错误的操作步骤，故选：AB．
（2）B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（50.2-18.6）×1{0}^{-3}}{0.04}m/s$=0.790m/s，从O点运动到B点过程中，重物的动能增加量△E_k=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.79{0}^{2}$≈0.312J，重力势能的减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0324J≈0.318J，重力势能的减小量略大于动能的增加量，产生误差的原因是运动过程中阻力做功．
故答案为：（1）AB；（2）0.790，0.312，0.318，运动过程中阻力做功．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及操作中的注意事项，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．