Question

“驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用如圖所示的（甲）或（乙）方案來進(jìn)行．
（1）比較這兩種方案，

甲

（填“甲”或“乙”）方案好些，主要理由是

甲方案比乙方案阻力影響小

．
（2）某小組的同學(xué)選用圖甲的方案實驗，進(jìn)行了如下操作，其中錯誤的是

C

．
A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上．
B．將長約0.5m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點計時器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的地方．
C．先松開紙帶，再接通電源，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點．
D．換幾條紙帶，重復(fù)上面實驗．
E．在打出的紙帶中挑選第一、第二兩點間距接近2mm，且點跡清楚的紙帶進(jìn)行測量，先記下O點（第一個點）的位置，再從后面較清晰的任意點開始依次再取四個計數(shù)點A、B、C、D，求出相應(yīng)位置對應(yīng)的速度及其下落的高度．
F．將測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入自己設(shè)計的表格中．
G．根據(jù)以上測得數(shù)據(jù)計算重力勢能的減少量和對應(yīng)的動能的增加量，驗證機械能守恒定律．
（3）選出一條紙帶如圖所示，其中O點為起點，A、B、C為三個計數(shù)點，打點計時器打點周期為0.02s，用最小刻度為mm的刻度尺，測得OA=11.13cm，OB=17.69cm，OC=25.9cm．這三個數(shù)字中不符合有效數(shù)字要求的是

25.9cm

，重錘的質(zhì)量為m=0.2kg，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求當(dāng)打點針打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了

0.354

J；
這時它的動能增加量是

0.342

J．（g取10m/s²，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（4）實驗中往往出現(xiàn)重錘動能的增加量小于重力勢能的減少量的情況，其主要原因是

重錘在下落的過程中克服阻力做功導(dǎo)致重錘動能的增加量小于重力勢能的減少量

．

Answer 1

分析：（1）選擇合適的實驗裝置，首先明確實驗原理以及產(chǎn)生誤差的原因，要從有利于減小實驗誤差和便于操作的角度進(jìn)行選擇．
（2）了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項即可正確解答；
（3）重力勢能的減小量等于重力做功大小，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于時間中點的瞬時速度，可以求出C點速度大小，從而進(jìn)一步求出其動能的增加量．
（4）明確該實驗誤差產(chǎn)生的原因，即可正確解答．

解答：解：（1）機械能守恒的前提是只有重力做功，實際操作的方案中應(yīng)該使摩擦力越小越好．故甲方案好一些，因為這個方案摩擦阻力較小，誤差小，操作方便，實驗器材少．
（2）A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上．故A正確
B．將長約0.5m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點計時器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的地方．故B正確
C．應(yīng)先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點．故C錯誤
D．換幾條紙帶，重復(fù)上面實驗．故D正確
E．在打出的紙帶中挑選第一、第二兩點間距接近2mm，且點跡清楚的紙帶進(jìn)行測量，先記下O點（第一個點）的位置，
再從后面較清晰的任意點開始依次再取四個計數(shù)點A、B、C、D，求出相應(yīng)位置對應(yīng)的速度及其下落的高度．故E正確
F．將測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入自己設(shè)計的表格中．，故F正確
G．根據(jù)以上測得數(shù)據(jù)計算重力勢能的減少量和對應(yīng)的動能的增加量，驗證機械能守恒定律．故G正確
故選：C．
（3）選用最小刻度為mm的刻度尺，應(yīng)該估讀到毫米的下一位，故OC讀數(shù)不符合有效數(shù)字要求，應(yīng)該讀為25.90cm，
重力勢能的減小量等于重力做功，因此有：
△E_P=mgh=0.2×10×0.1769=0.354 J
勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，因此有：
v_B=

XAC

2T

=

0.2590-0.1113

2×0.04

=1.85m/s 
△E_k=

1

2

mv_B²-0=0.342 J
（4）實驗中往往出現(xiàn)重錘動能的增加量小于重力勢能的減少量的情況，其主要原因是重錘在下落的過程中克服阻力做功．
故答案為：（1）甲，甲方案比乙方案阻力影響小_
（2）C  
（3）25.9cm，0.354，0.342 
（4）重錘在下落的過程中克服阻力做功導(dǎo)致重錘動能的增加量小于重力勢能的減少量．

點評：書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．