题目内容

在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s2，那么
（1）计算B点瞬时速度时，甲同学用v
 
2
B
=2gsOB，乙同学用vB=
SAC
2T
其中所选择方法正确的是
 
（填“甲”或“乙”）同学．
（2）若同学丙不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的
 
．（填“能”或“不能”）
（3）同学丁根据纸带上的测量数据计算发现重物和纸带下落过程中重力势能的减少量和动能的增加量并非严格相等，他认为主要原因是重物和纸带下落过程中所受的阻力引起的，根据纸带上的测量数据，他计算出阻力f=
 
N．
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分析：（1）题的关键是处理纸带问题时应用v
t
2
=
x
t
求瞬时速度；
（2）既可以用mgh=
1
2
mv2来验证机械能守恒，也可以用mgh=
1
2
mv22-
1
2
mv12来验证．
（3）根据△x=at2，求出加速度，结合牛顿第二定律，即可求解阻力．
解答：解：（1）、由于实验过程中重物和纸带会受到空气和限位孔的阻力作用，导致测得的加速度小于当地的重力加速度，
所以求速度时不能用
v
2
B
=2gSOB，来求，只能根据v
t
2
=
x
t
求瞬时速度值，所以乙正确．
（2）、根据mgh=
1
2
mv22-
1
2
mv12可知，可以利用A点之后的纸带验证机械能守恒，即能实现．
（3）、根据△x=at2，可求出a=
(OC-OB)-(OB-OA)
T2
，
代入数据，解得a=
(0.2323-0.1920)-(0.1920-0.1555)
0.022
=9.5m/s2，
由mg-f=ma解得，阻力f=0.2×0.3=0.06N．
故答案为：（1）乙；（2）能；（3）0.06．
点评：明确实验原理，熟记处理纸带问题的思路和方法，注意求瞬时速度的方法，分清理论推导与实验探索的区别，学会求加速度的方法，并掌握牛顿第二定律与运动学公式的应用，最后注意单位的统一与计算的正确性．
练习册系列答案
相关题目
下列有关高中物理实验的描述中，正确的是（　　）
电磁打点计时器是一种计时装置，请根据以下电磁打点计时器的相关实验回答下列问题：
在验证机械能守恒定律的实验中，质量
m=lkg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示，相邻计数点的时间间隔为0.02s，长度单位为cm，当地的重力加速度g=9.80m/s2：那么：
①纸带的
左
左
端与重物相连（填“左”或“右”）．
②从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减小量为△EP=
0.47
0.47
J，物体动能的增加量AEk=
0.46
0.46
  J．（计算结果取两位有效数字）
在“验证机械能守恒定律”的实验中，把质量为50g的钩码固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，接通电源，松开纸带，让钩码自由下落，在纸带上打下一系列的点，用刻度尺测量起点O到各点的距离，并知道交流电源的频率为50Hz，空气阻力不可忽略．由上述数据，在此实验中可以做到
BC
BC

A．测出当地重力加速度的精确值         B．计算出纸带上某点对应的钩码的动能
C．计算钩码在下落过程中受到的合外力    D．准确地验证机械能守恒定律．
在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图所示．
①纸带的
左
左
（选填：左、右）端与重物相连．
②选择纸带时，要求打出的第1、2两点间距约为2mm，其理由是重物的运动可视为
自由落体运动
自由落体运动
运动．
③打点计时器打下计数点B时，物体的速度VB=
0.98m/s
0.98m/s
．
在“验证机械能守恒定律”实验中，
（1）电磁打点计时器与电源相接，图甲中接线正确的是
 
（填“A”或“B”）；
（2）已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，经正确操作后获得的一条纸带如图乙所示，x1、x2、x3…x7、x8为各个点迹的坐标，请写出从计数点C到计数点D两点间对应运动过程中重锤m的动能变化量的表达式
 
，势能变化量的表达式
 
；
（3）比较重锤m动能变化量和势能变化量会得出什么结果？产生的原因是什么？
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