Question

18．（1）在验证机械能守恒定律实验中，如下操作中错误的CD．
A．打出几条纸带，选出点迹清晰的纸带备用
B．重锤的质量应尽可能大些
C．实验中必须用天平测出重锤的质量
D．实验中必须先释放纸带再接通电源
（2）在验证机械能守恒定律实验中，某次实验打出的纸带如图所示，其中A、B为打下的第1、2个点，D、E、F为连续取出的计数点，测得D、E、F到A的距离分别为x₁、x₂、x₃，设计数点D、E、F两点间的时间间隔为T，重锤质量为m，实验地点重力加速度为g．一位学生想从纸带上验证打下A点到打下E点过程中，重锤的机械能守恒，具体做法如下：

①打下E点时重锤的速度v_E=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$．
②重锤重力势能减少量△E_P=mgx₂，动能增量△E_K=$\frac{m（{x}_{3}-{x}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
③比较△E_P和△E_K发现，重锤重力势能的减少量△E_P大于动能的增加量△E_K，造成这一误差的原因摩擦阻力对重锤做负功或重锤和纸带受空气阻力和摩擦力作用．

Answer 1

分析 正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度，从而求出动能的增加量．
该实验的误差主要来源于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在．

解答 解：（1）A、打出几条纸带，选出点迹清晰的纸带备用，故A正确；
B、重物的质量应尽可能大些，这样可以减小阻力引起的误差，故B正确；
C、等式两边的质量可以约去，因此不一定需要天平，故C错误；
D、打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，D错误；
本题选择错误的，故选：CD；
（2）①根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度得：
E点的瞬时速度：v_E=$\frac{{x}_{DF}}{2T}$=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$
②从A点到E点过程中，重力势能的减小量为：△E_P=mgx₂
则动能增量为：△E_K=$\frac{1}{2}$mv_E²=$\frac{m（{x}_{3}-{x}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$
③重锤重力势能的减少量△E_P大于动能的增加量△E_K，造成这一误差的原因是摩擦阻力对重锤做负功或重锤和纸带受空气阻力和摩擦力作用．
故答案为：（1）CD；（2）①$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$；②mgx₂；$\frac{m（{x}_{3}-{x}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；③摩擦阻力对重锤做负功或重锤和纸带受空气阻力和摩擦力作用．

点评 运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．
要知道纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能．