Question

（2013?如東縣模擬）某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置做“驗證機械能守恒定律的實驗”，在本實驗中：

（1）現(xiàn)有器材：打點計時器、學(xué)生電源、鐵架臺（包括鐵夾）、紙帶、附夾子的重錘、刻度尺、秒表、導(dǎo)線若干，其中此實驗不需要使用的器材是

秒表

．
（2）若實驗中所用重錘的質(zhì)量m=0.2kg，打點計時器所用電源的頻率為50Hz，正確操作得到的紙帶如圖乙所示，O點對應(yīng)重錘開始下落的時刻，另選連續(xù)的三個計時點A、B、C作為測量的點，圖中的數(shù)據(jù)分別為計數(shù)點A、B、C到起始點O的距離，取重力加速度g=9.8m/s²，則從初始位置O到打下計數(shù)點B的過程中，重錘的重力勢能的減少量為

0.92

J，打B點時重錘的動能為

0.90

J（結(jié)果均取兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）在驗證機械能守恒的實驗中，驗證動能的增加量與重力勢能的減小量是否相等，所以要測重錘下降的距離和瞬時速度，測量瞬時速度和下降的距離均需要刻度尺，不需要秒表，重錘的質(zhì)量可測可不測．
（2）紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度．從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答：解：（1）在實驗中需要刻度尺測量紙帶上點與點間的距離從而可知道重錘下降的距離，以及通過紙帶上兩點的距離，求出平均速度，從而可知瞬時速度．紙帶上相鄰兩計時點的時間間隔已知，所以不需要秒表．重錘的質(zhì)量可測可不測，所以不需要秒表；
（2）重力勢能減小量△E_p=mgh=0.2×9.80×0.4700J=0.92J．
利用勻變速直線運動的推論得：
v_B=

xAC

2T

=

0.5319-0.4119

0.04

=3.0m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=

1

2

×0.2×9=0.90J
故答案為：（1）秒表；（2）0.92，0.90

點評：運用運動學(xué)公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題，同時要熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實驗問題．