题目内容

1.在用落体法验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作,选得纸带如图1所示.其中O是起始点,A、B、C是连续的3个计数点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图1中.

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图2所示的装置安装器材
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上
C.放开纸带后,接通电源,使计时器在纸带上打出点迹
D.测量纸带上所选的计数点间与O的距离
E.根据测量的结果验证重锤下降过程中机械能是否守恒
以上操作有误的是BC(填正确选项前的字母)
(2)若用公式$\frac{1}{2}m{v_n}^2$=mghn验证,则对打下O点的要求是:初速度为0
(3)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知重锤质量为1.0kg,当地的重力加速度g=9.80m/s2,则该段重锤重力势能的减少量为0.711J,而动能的增加量为0.690J(均保留3位有效数字)

分析 根据使用的原理确定实验的器材,以及错误的步骤,误差形成的原因;
书本上的实验,我们要从实验原理、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.
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.

解答 解:(1)B、将打点计时器接到电源的“交流输出”上,故B错误;
C、应先接通电源,后放开纸带,使计时器在纸带上打出点迹,故C错误;
所以选:BC.
(2)用公式$\frac{1}{2}$mv2=mgh时,对纸带上起点的要求是重锤是从初速度为零开始.
(3)从开始下落至B点,重锤的重力势能减少量为:
△Ep=mgh=1×9.8×0.725J=0.711J.
利用匀变速直线运动的推论有:
vB=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.1254-0.0314}{2×0.04}$=1.175m/s,
重锤的动能为:
EKB=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}$×1×1.1752=0.690J
故答案为:(1)BC;(2)初速度为0;(3)0.711,0.690.

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项,并运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题.

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