Question

15．如图（甲）所示是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置，用这装置打出一些纸带．

（1）选用一条打点较清晰的纸带，测得第1、2点间的距离为6mm，出现这现象的原因是先释放纸带，后接通的电源．
（2）另选取一条符合实验要求的纸带，在第一个点上标O，在离O点较远的位置开始选取三个连续点A、B、C，如图（乙）所示．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，根据图中所得的数据，打B点时重锤的速度为2.94m/s（保留3位有效数字），应取图中O点和B点来验证机械能守恒定律．
（3）根据实验得到的数据作出下落距离S与下落时间t²的关系如图（丙）所示，则由实验测得当地的重力加速度g=9.2m/s²，g值与实际相差较远的原因是振针阻力、空气阻力及摩擦阻力等．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，知道自由落体规律的应用；
（2）纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，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；
（3）根据自由落体规律可明确对应的公式，根据图象的性质可求出重加速度，根据实验原理找出误差原因．

解答 解：（1）如果是自由落体运动，前两点间的距离约为2mm；现在1、2两点间达到了6mm，说明在打第一点时纸带已经下落了一段时间，即是先释放的纸带，后接通的电源；
（2）B点的速度等于AC段的平均速度，故有：v_B=$\frac{AC}{2T}$=$\frac{0.5312-0.4135}{2×0.02}$=2.94m/s；
为了验证机械能守恒，应明确下落高度和速度，故应选取OB两点进行验证；
（3）由s=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$可知，图象的斜率表示$\frac{g}{2}$，则有：
g=2k=2×$\frac{370}{80}$=9.2m/s²；
本实验中误差主要来自于振针阻力、空气阻力以及摩擦阻力等，从而使求出重力加速度偏小；
故答案为：（1）先释放的纸带，后接通的电源；
（2）2.94；B；
（3）9.2；振针阻力、空气阻力以及摩擦阻力

点评 理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．