Question

16．在“验证机械能守恒定律”的实验中
（1）将下列主要的实验步骤，按照实验的合理顺序把步骤前的字母序号填在题后横线上：
A．用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器处；
B．将纸带固定在重物上，让纸带穿过固定在铁架台上的打点计时器的限位孔；
C．取下纸带，在纸带上选点迹清晰的几点，测出它们与第一个点的距离，并算出重物在打下这几个点时的瞬时速度；
D．接通电源，松开纸带，让重物自由下落；
E．查出当地的重力加速度g的值，算出打下各计数点时的动能和相应的减少的重力势能，比较它们是否相等；
F．把测量和计算得到的数据填入自己设计的表格里．
答：BADCFE．
（2）物体重力势能的减少量和动能的增加量相应相比，实际上哪个值应偏小些？原因是什么？
答：动能的增加量，阻力做负功．
（3）若自由下落的重物质量为1kg，获得一条纸带数据如图所示，单位是cm，g取9.8m/s²，打点的时间间隔为0.02s．求：
①打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=0.98m/s．
②从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减少量△E_P=0.49J．此过程中物体动能的增量△E_K=0.48J．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定不必要的步骤．根据安装器材、进行实验、数据处理的顺序排列步骤．
（2）因存在阻力，导致减小的重力势能没有完全转化为增加的动能；
（3）纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答 解：（1）实验先进行器材的安装，顺序为：BA，然后进行实验，顺序为：D，最后数据处理和整理器材，为CFE．
所以合理的顺序为：BADCFE．
（2）在下落过程中需要克服阻力做功转化为内能，故动能值偏小；
（3）每两个点之间有一个计时点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为T=0.04s．
利用匀变速直线运动的推论得：
重力势能减小量：△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J=0.49J．
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{t}$=$\frac{0.0706-0.0314}{2×0.02}$m/s=0.98m/s
重锤的动能E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1×（0.98）²=0.48J
故答案为：（1）BADCFE；（2）动能的增加量，阻力做负功； （3）0.98 m/s，0.49J，0.48J．

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．
要注意单位的换算，要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．