题目内容

11.某同学做“验证机械能守恒定律”实验
①该同学开始实验时情形如图1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:
(i)打点计时器接了直流电;(ii)重物离打点计时器太远.
②该同学经修改错误后,在正确操作下,研究从静止开始下落的物体所受阻力的情况,得到如图2所示的纸带(A、B、C、D、E均为相邻的打点),测出A、C间的距离为14.77cm,点C、E间的距离为16.33cm.已知当地重力加速度为10m/s2,电源的频率为50Hz,重锤质量为m=1.0kg,设重锤所受阻力大小不变.在从A下落到E的过程中,阻力大小0.250N,通过C点时的即时速度大小为3.88m/s.(经果保留三位有效数字)

分析 (1)本题考查了打点计时器的具体应用,熟悉打点计时器的使用细节即可正确解答本题.
(2)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加速度,根据牛顿第二定律求出阻力.

解答 解:(1)①打点计时器接了直流电;②重物离打点计时器太远.
(2)每两个点之间有一个计时点,则相邻两个计数点之间的时间间隔为T=0.04s.
利用匀变速直线运动的推论得:
vC=$\frac{0.1477+0.1633}{2×0.04}m/s=3.88m/s$,
根据运动学公式得:△x=at2,
物体下落的加速度为:a=$\frac{0.1633-0.1477}{0.0{4}^{2}}m/{s}^{2}=9.75m/{s}^{2}$,
根据牛顿第二定律可以得到:mg-f=ma,
所以:f=mg-ma=m(g-a)=1×(10-9.75)N=0.250N,
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;②0.250,3.88

点评 能够清楚该实验的工作原理和实验步骤.知道相邻两个计数点之间的时间间隔,纸带问题的处理时力学实验中常见的问题,计算要注意单位的换算.

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