Question

11．如图甲所示，是“验证机械能守恒定律”的实验装置，

（1）请指出图中不正确的器材且写出替换的器材应将电池换为220V交流电源．
（2）还需要的器材是（填序号）A
A．刻度尺B．天平和砝码
（3）图乙给出的是实验中获取的一条纸带：O是打下的第一个点，速度为零．OA间还有若干打点，A、B、C是连续的三个打点，测出OA间、OB间、OC间的距离S₁、S₂、S₃．打点计时器的周期为T，重物的质量为M，重力加速度为g．在打点O～B的过程中，要验证机械能守恒定律的表达式是$\frac{M（{S}_{3}-{S}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}=Mg{S}_{2}$．
（4）写出一条实验中存在的主要误差纸带和计时器限位孔间存在摩擦力．

Answer 1

分析 （1、2）根据实验的原理和注意事项确定不正确的器材，以及还需要的器材．
（3）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出动能的增加量，得出验证机械能守恒的表达式．
（4）根据原理分析实验误差的来源．

解答 解：（1）打点计时器使用交流电源，不能用电池，所以应将电池换为220V交流电源．
（2）实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，所以不需要天平和砝码；实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离，所以需要刻度尺．故选：A．
（3）在O到B的过程中，重力势能的减小量△E_p=MgS₂，B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{S}_{3}-{S}_{1}}{2T}$，则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{M（{S}_{3}-{S}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（4）实验中存在的主要误差是纸带和计时器限位孔间存在摩擦力．
故答案为：（1）应将电池换为220V交流电源，（2）A，（3）$\frac{M（{S}_{3}-{S}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}=Mg{S}_{2}$，（4）纸带和计时器限位孔间存在摩擦力．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，通过重力势能的减小量和动能的增加量是否相等进行验证．