Question

9．在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m=1kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示．O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)（其他點(diǎn)未畫出）．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)他的重力加速度為 9.8m/s²，那么：
（1）紙帶的左端（填“左”或“右”）與重物相連；
（2）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到B點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；該點(diǎn)的速度是：1.94m/s．（結(jié)果取3位有效數(shù)字）
（3）從O點(diǎn)到（2）間中所取的點(diǎn)，重物重力勢(shì)能的減少量△E_p=1.88J；動(dòng)能增加量△E_k=1.88J．（結(jié)果取3位有效數(shù)字）
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，重物下落過程中機(jī)械能守恒

Answer 1

分析 （1）重物下落時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng)，故紙帶上的點(diǎn)應(yīng)越來越遠(yuǎn)，根據(jù)這個(gè)關(guān)系判斷那一端連接重物．
（2）驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，我們驗(yàn)證的是減少的重力勢(shì)能△E_p=mgh和增加的動(dòng)能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²之間的關(guān)系，所以我們要選擇能夠測(cè)h和v的數(shù)據(jù)．
（3）減少的重力勢(shì)能△E_p=mgh，增加的動(dòng)能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²，v可由從紙帶上計(jì)算出來．
（4）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后得出結(jié)論．

解答 解：（1）重物下落時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng)，故紙帶上的點(diǎn)應(yīng)越來越遠(yuǎn)，故應(yīng)該是左端連接重物．
（2）驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，我們驗(yàn)證的是減少的重力勢(shì)能△Ep=mgh和增加的動(dòng)能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²之間的關(guān)系，所以我們要選擇能夠測(cè)h和v的數(shù)據(jù)．故選B點(diǎn)．
打下B點(diǎn)時(shí)的速度：v_B=$\frac{AC}{2T}$=$\frac{0.2329-0.1555}{2×0.02}$≈1.94m/s；
（3）到B點(diǎn)重物減少的重力勢(shì)能：△E_P=mgh=1×9.8×0.1925≈1.88J，
重物增加的動(dòng)能△E_k=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{1}{2}$×1×1.94²=1.88J；
（4）由以上分析可知，△E_P=：△E_K，由此可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，重物下落過程中機(jī)械能守恒；
故答案為：（1）左；（2）B；（3）1.88J；1.88J；（4）在誤差允許的范圍內(nèi)，重物下落過程中機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng) 正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所測(cè)數(shù)據(jù)，如何測(cè)量計(jì)算，會(huì)起到事半功倍的效果．