17.如图1所示,是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验.所用的打点计时器通以50Hz的交流电.

(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图2所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,用刻度尺测得OA=12.41cm,OB=18.60cm,OC=27.21cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点.已知重物的质量为1.00kg,取g=9.80m/s2.在OB段运动过程中,重物重力势能的减少量△Ep=1.82J;重物的动能增加量△Ek=1.71J(结果均保留三位有效数字).
(2)该实验没有考虑各种阻力的影响,这属于本实验的系统误差(选填“偶然”或“系统”).由此看,甲同学数据处理的结果比较合理的应当是△Ep大于△Ek(选填“大于”、“等于”或“小于”).
图3
(3)乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度.他打出了一条纸带后,利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以$\frac{1}{2}$V2为纵轴画出了如图3所示的图线.由于图线没有过原点,他又检查了几遍,发现测量和计算都没有出现问题,其原因可能是先释放重物,再接通(打点计时器)电源.乙同学测出该图线的斜率为k,如果不计一切阻力,则当地的重力加速度g等于 k(选填“大于”、“等于”或“小于”).
(4)丙同学利用该实验装置又做了其它探究实验,分别打出了以下4条纸带①、②、③、④,其中只有一条是做“验证机械能守恒定律”的实验时打出的.为了找出该纸带,丙同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间的距离依次为x1、x2、x3.请你根据下列x1、x2、x3的测量结果确定该纸带为②.(取g=9.80m/s2
①6.05cm,6.10cm,6.06cm
②4.96cm,5.35cm,5.74cm
③4.12cm,4.51cm,5.30cm
④6.10cm,6.58cm,7.06cm.
13.(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照如图1所示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.先释放悬挂纸带的夹子,再接通电源开关打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤,将其选项对应的字母填在下面的空行内.
答:BCD.
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值,如图2所示.根据打出的纸带,
选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为,
点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2,使用交流电的频率为f,则根据这些条件
计算重锤下落的加速度a的表达式为:a=$\frac{({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}$.
(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,
其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用,可以通过该实验装置测定该阻力的大小.
若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g,使用交流电的频率为f,还需要测量的物理量是重锤质量m.试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F=mg-$\frac{m({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}$.
 0  148303  148311  148317  148321  148327  148329  148333  148339  148341  148347  148353  148357  148359  148363  148369  148371  148377  148381  148383  148387  148389  148393  148395  148397  148398  148399  148401  148402  148403  148405  148407  148411  148413  148417  148419  148423  148429  148431  148437  148441  148443  148447  148453  148459  148461  148467  148471  148473  148479  148483  148489  148497  176998 

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