题目内容

某同学利用如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律:

(1)该同学开始实验时情形如图所示,接通电源释放纸带.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:①______;②______.
(2)该同学经修改错误并正确操作,让质量为1kg的重锤下落,通过打点计时器在纸带上记录运动过程,打点计时器所接电源为频率是50Hz的交变电源,纸带打点如图2所示.纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点(O、A间有点未画出),选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点(图中未画出),各计数点与O点距离如图所示,单位为mm,重力加速度为9.8m/s2,则:(结果保留三位有效数字)根据纸带,打点计时器打下B点时,重锤速度vB=______,重锤动能EkB=______从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为______.由此可以得到的实验结论是:______.
(1)本实验要求采用打电计时器,而打点计时器采用的是交流电源,而本实验中采用了直流电源;
同时,由于加速度较大,故纸带应在1米左右,且应让重物紧靠打点计时器,而本实验中离打点计时器太远,故错误为:
①打点计时器接了直流电源;②重物离打点计时器太远;
(2)计数点A、B、C、D依次间隔一个点(图中未画出),所以相邻的计数点的时间间隔是T=0.04s
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小,因此有:
vB=
xAC
tAC
=
1.254-0.314
2×0.04
=1.18m/s
EkB=
1
2
mvB2
=
1
2
×1×(1.18)2=0.690J
从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为△EP=mgh=1×9.8×0.706=0.692J
由(1)(2)中数据可知重锤动能增加量近似等于重锤势能减少量,即在误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒.
故答案为:(1)打点计时器接了直流电;重物离打点计时器太远.
(2)1.18;0.690J;0.692J;在误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒.
练习册系列答案
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(1)某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受合力F及质量m关系的实验,图34-1为实验装置简图.
①他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为下列哪二项说法是正确的:______
A.要平衡摩擦力B.实验时不需要平衡摩擦力
C.钩码的重力要远小于小车的总重力D.小车的总重力要远小于钩码的重力
②若要用图1装置验证合外力的功与动能变化之间的关系,在①的基础上,某同学用天平称量小车的总质量M.用弹簧秤称出钩码的总重力G.让钩码带动小车加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1<v2).则本实验最终要验证的数学表达式为______.(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量).
(2)①某同学用如题图2所示的装置来探究机械能守恒定律:实验中,得到了甲、乙、丙三条实验纸带,如图3所示,则应选______纸带好.

在实验中若所用重物的质量为1.00kg,当地的重力加速度为g=9.80m/s2,在某次实验中得到一条点迹清晰的纸带,如图4所示,把第一个点记作O,另选取连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm,70.18cm,77.76cm、85.73cm.
②根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于______J,动能的增加量等于______J(取三位有效数字).
③由以上的计算结果可看出,重物由O点运动到C点,重力势能的减少量______于动能的增加量,试简单阐述造成这一结果的两个理由______、______.

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