Question

5．某实验小组利用重锤自由下落做《验证机械能守恒定律》的实验．
①已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸袋上打相邻两点的时间间隔为0.02s．
②按实验装置安装器材并连接电源，竖直提起系有重物的纸带，使重物靠近（填“靠近”或“远离”）计时器下端．
③完成实验后，用刻度尺测量纸带如图乙，读出A、C两点间距为5.40cm，B点对应的速度v_B=1.35m/s（保留三位有效数字）；
④若H点对应的速度为v_H，B点对应的速度v_B，重物质量为m，重物下落的高度为H_BH，当地重力加速度为g，则实验中要验证的关系式为$\frac{1}{2}m{{v}_{H}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=mg{h}_{BH}$（用题给字母表示）

Answer 1

分析 ①根据T=$\frac{1}{f}$求解相邻两点的时间间隔；
②利用重锤自由下落做《验证机械能守恒定律》的实验时，要使重物靠近打点计时器端释放；
③刻度尺的读数要注意进行估读，根据匀变速直线运动中时间中的速度等于该过程中的平均速度，可以求出B点瞬时速度的大小；
④根据功能关系mgh=$\frac{1}{2}$mv²可知，需要比较哪些物理量．

解答 解：①相邻两点的时间间隔T=$\frac{1}{f}$=$\frac{1}{50}=0.02s$，
②利用重锤自由下落做《验证机械能守恒定律》的实验时，为了提高纸带的利用率，要使重物靠近打点计时器端释放，
③根据刻度尺的指示可知：AC之间的距离为：x_AC=5.40cm，
根据匀变速直线运动中时间中的速度等于该过程中的平均速度，可以求出B点瞬时速度的大小为：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.054}{0.04}$=1.35m/s
④根据功能关系mgh=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$可知：因此需要比较$\frac{1}{2}m{{v}_{H}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$，与gh_BH 的大小，即可验证机械能是否守恒，所以要验证的表达式为$\frac{1}{2}m{{v}_{H}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=mg{h}_{BH}$．
故答案为：①0.02s；②靠近；③5.40；1.35；④$\frac{1}{2}m{{v}_{H}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=mg{h}_{BH}$

点评 对于实验的具体操作，不光要靠记忆理解，要亲自动手实验，切实去体会．正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等，会起到事半功倍的效果．