题目内容

19.在《验证机械能守恒定律》的实验中:
(1)需要的实验仪器和器材有:打点计时器、纸带、铁架台和重锤,除了这些以外,下面所给出的器材中必须的还有AD
A.低压交流电源B.低压直流电源
C.天平和砝码D.刻度尺
(2)在“验证机械能守恒定律”实验中,打点计时器接在周期为T的低压交流电源上,在实验中打下一条清晰的纸带,如图所示,选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E,测出A点与起始点O的距离为s0.O、C两点间的距离为s1,O、E两点间的距离为s2,若重锤的质量为m,已知当地的重力加速度为g,则:

从打下起始点O到打下C点的过程中,重锤重力势能的减少量△EP=mgs1.重锤动能的增加量△EK=$\frac{1}{2}$m($\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{4T}$)2.

分析 验证机械能守恒定律的原理,重锤下落损失的重力势能等于其增加的动能(在实验误差允许范围内);计算动能时,需计算速度,要用到打点计时器,打点计时器用交流电源;
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,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:A、打点计时器用的是交流电源,故 A正确.
B、同上,B错误.
C、该实验可不测质量,因为mgh=$\frac{1}{2}$mv2,即只验证gh=$\frac{1}{2}$v2即可,因此不需天平和砝码,故C错误.
D、通过刻度尺来测量长度,即可求解瞬时速度,从而得到验证,故D正确.
从打下起始点O到打下C点的过程中,重锤重力势能的减少量等于重力所做功,因此有:
△EP=mgs1
根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有:
vC=$\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{8T}$
△Ek=$\frac{1}{2}$m($\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{4T}$)2;
故答案为:(1)AD; (2)mgs1; $\frac{1}{2}$m($\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{4T}$)2

点评 纸带问题的处理是力学实验中常见的问题,在有纸带处理实验中,若纸带做匀变速直线运动,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;要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒.

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