题目内容
在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中:
(1)有下列器材可供选用:重锤,铁架台,天平,秒表,电磁打点计时器,复写纸,纸带,低压直流电源.其中不必要的器材有
(2)实验中用打点计时器打出的纸带如图,其中,A为打下的第1个点,C、D、E、F为距A较远的连续选取的四个点(其他点未标出).用刻度尺量出C、D、E、F到A的距离分别为s1=20.06cm,s2=24.20cm,s3=28.66cm,s4=33.60cm.重锤的质量为m=1.00kg;打点周期为T=0.02s;实验地点的重力加速度为g=9.80m/s2.为了验证打下A点到打下D点过程中重锤的机械能守恒,应计算出:打下D点时重锤的速度v=
(用题予字符表达)=
(用题予字符表达)=
(1)有下列器材可供选用:重锤,铁架台,天平,秒表,电磁打点计时器,复写纸,纸带,低压直流电源.其中不必要的器材有
天平、秒表、低压直流电源
天平、秒表、低压直流电源
;缺少的器材是刻度尺、低压交流电源
刻度尺、低压交流电源
.(2)实验中用打点计时器打出的纸带如图,其中,A为打下的第1个点,C、D、E、F为距A较远的连续选取的四个点(其他点未标出).用刻度尺量出C、D、E、F到A的距离分别为s1=20.06cm,s2=24.20cm,s3=28.66cm,s4=33.60cm.重锤的质量为m=1.00kg;打点周期为T=0.02s;实验地点的重力加速度为g=9.80m/s2.为了验证打下A点到打下D点过程中重锤的机械能守恒,应计算出:打下D点时重锤的速度v=
s3-s1 |
2T |
s3-s1 |
2T |
2.15
2.15
m/s,重锤重力势能的减少量△Ep=mgs2
mgs2
(用题予字符表达)=2.37
2.37
J,重锤动能的增加量△Ep=m(s3-s1)2 |
8T2 |
m(s3-s1)2 |
8T2 |
2.31
2.31
J.(小数点后保留2位有效数字)分析:(1)明确了实验原理,确定实验需要测量的物理量,则可进一步知道实验所需要的器材.
(2)根据重力势能变化量△EP=mgh,确定高度h求解.由匀变速直线运动的推论求出D点速度,再求动能的增加量为△Ek.
(2)根据重力势能变化量△EP=mgh,确定高度h求解.由匀变速直线运动的推论求出D点速度,再求动能的增加量为△Ek.
解答:解:(1)该实验中,要有做自由落体运动的物体重锤;通过打点计时器来记录物体运动时间,不需要秒表,
打点计时器需要的是低压交流电源,因此低压直流电源不需要,缺少低压交流电源,
由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉,因此不需要天平,同时实验中缺少刻度尺.
即不必要的器材有:天平、秒表、低压直流电源,
缺少的器材是:刻度尺、低压交流电源
(2)由匀变速直线运动的推论得
vD=
=
=2.15m/s
从起点O到打下点D的过程中,重力势能的减少量△EP=mgh=mgs2=2.37J
重锤动能的增加量△Ek=
m
-0=
=2.31J
故答案为:(1)天平、秒表、低压直流电源; 刻度尺、低压交流电源
(2)
,2.15,mgs2,2.37,
; 2.31
打点计时器需要的是低压交流电源,因此低压直流电源不需要,缺少低压交流电源,
由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉,因此不需要天平,同时实验中缺少刻度尺.
即不必要的器材有:天平、秒表、低压直流电源,
缺少的器材是:刻度尺、低压交流电源
(2)由匀变速直线运动的推论得
vD=
s3-s1 |
2T |
0.2866-0.2006 |
2×0.02 |
从起点O到打下点D的过程中,重力势能的减少量△EP=mgh=mgs2=2.37J
重锤动能的增加量△Ek=
1 |
2 |
v | 2 D |
m(s3-s1)2 |
8T2 |
故答案为:(1)天平、秒表、低压直流电源; 刻度尺、低压交流电源
(2)
s3-s1 |
2T |
m(s3-s1)2 |
8T2 |
点评: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.
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一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动,用下面的方法测量它匀速转动时的角速度。
实验器材:电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸片。
实验步骤:
(1)如图1所示,将电磁打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后,固定在待测圆盘的侧面上,使得圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上。
(2)启动控制装置使圆盘转动,同时接通电源,打点计时器开始打点。
(3)经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量。
① 由已知量和测得量表示的角速度的表达式为ω= 。式中各量的意义是:
.
② 某次实验测得圆盘半径r=5.50×10-2m,得到纸带的一段如图2所示,求得角速度为 。
(1),T为电磁打点计时器打点的时间间隔,r为圆盘的半径,x2、x1是纸带上选定的两点分别对应的米尺的刻度值,n为选定的两点间的打点数(含两点)。 (2)6.8/s。 |