题目内容

9.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,让质量为m=1.00kg的重物由静止自由下落,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1所示.O为第一个点,A、B、C为纸带上连续的三个点.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当地的重力加速度为g=9.80m/s2,那么:

(1)从下列选项中选出实验所必需的器材,其编号为AD;
A.打点计时器(包括纸带)   B.秒表    C.天平      D.毫米刻度尺
(2)从O点到B点,重物重力势能的减少量△Ep=1.88J,动能增加量△Ek=1.84J(结果取三位有效数字);
(3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离h,且已根据纸带算出各点的速度v,请在图2中大致画出v2-h图线.

分析 纸带法实验中,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和加速度,从而求出动能.根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.运用物理规律和数学表达式结合起来解决问题.

解答 解:(1)该实验中,通过打点计时器来记录物体运动时间,不需要秒表,
由于验证机械能公式中可以把重锤质量约掉,因此不需要天平,同时实验中需要测量纸带上两点间的距离,所以需要刻度尺.故AD正确,BC错误;
故选:AD
(2)重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.1920J=1.88 J.
利用匀变速直线运动的推论:vB=$\frac{0.2323-0.1555}{2×0.02}$=1.92m/s
EkB=$\frac{1}{2}×1×$(1.92)2=1.84J.
所以动能增加量△Ek=1.84J
(3)根据机械能守恒可知mgh=$\frac{1}{2}$mv2-0,
得出v2=2gh,根据实验数据绘出的v2-h图线是过原点的斜直线,如图

故答案为:(1)AD
(2)1.88,1.84
(3)如图

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测数据,如何测量计算,会起到事半功倍的效果.利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法.

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