题目内容
如图（a）所示，用细线将包有白纸带的质量为1.00kg的圆柱棒悬挂，另有蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动．当烧断悬挂圆柱棒的细线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面上的纸带上画出记号，如图（b）所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为 26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm，已知电动机铭牌上标有“1440r/min”字样，由此验证机械能守恒．根据以上内容．回答下列问题：（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔 T=
| 1 |
| 24 |
| 1 |
| 24 |
左
左
端是圆柱棒的悬挂端（填左或右），由上往下看，电动机是逆
逆
时针旋转的（填顺或逆）．（2）根据图（b）所给的数据，可知毛笔画下记号 C 时，圆柱棒下落的速度 VC=
1.2
1.2
m/s；画下记号D 时，圆柱棒下落的速度 VD=1.6
1.6
m/s；记号 C、D 之间棒的动能的变化量为0.52
0.52
J，重力势能的变化量为0.57
0.57
J（g=9.8m/s2）．由此可得出的结论是在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒
在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒
．分析：了解该实验装置的原理，它类似于打点计时器，蘸有颜料的毛笔随电动机转一圈就在圆柱棒面上的纸上画出记号，这就像打点计时器每隔一定时间就打一个点．数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样．
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．
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）毛笔画相邻两条线的时间间隔为电动机的转动周期．
已知电动机铭牌上标有“1440r/min”字样，即每秒转24周，所以T=
s
圆柱下落过程中，毛笔依次从圆柱的下端往上端画，随着时间圆柱是加速运动，在b图中圆柱的左端速度较大，右端速度较小，所以图b中的圆柱棒的左端是悬挂端．由上往下看，电动机是逆时针转动的．
（2）利用匀变速直线运动的推论
vc=
=
=1.2m/s
vD=
=
=1.6m/s
C、D之间棒的动能的变化量为△EK=EkD-EkC=
mvD2-
mvC2=0.52 J
根据重力势能的定义式得：
重力势能减小量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.058J=0.57 J．
重力势能减小量略大于C、D之间棒的动能的变化量，所以在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）
；左；逆；（2）1.2；1.6；0.52；0.57；在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒
已知电动机铭牌上标有“1440r/min”字样，即每秒转24周，所以T=
| 1 |
| 24 |
圆柱下落过程中，毛笔依次从圆柱的下端往上端画，随着时间圆柱是加速运动，在b图中圆柱的左端速度较大，右端速度较小，所以图b中的圆柱棒的左端是悬挂端．由上往下看，电动机是逆时针转动的．
（2）利用匀变速直线运动的推论
vc=
| x |
| t |
| (0.058+0.042) | ||
2×
|
vD=
| x |
| t |
| (0.058+0.074) | ||
2×
|
C、D之间棒的动能的变化量为△EK=EkD-EkC=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
根据重力势能的定义式得：
重力势能减小量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.058J=0.57 J．
重力势能减小量略大于C、D之间棒的动能的变化量，所以在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）
| 1 |
| 24 |
点评：该实验装置是根据打点计时器的特点和实验原理进行设计新的实验．
数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样．
我们对于书本上的实验必须要掌握实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，才能解决设计实验的问题．
数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样．
我们对于书本上的实验必须要掌握实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，才能解决设计实验的问题．
练习册系列答案
相关题目
