Question

圖甲是“利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒”的實(shí)驗(yàn)裝置．讓質(zhì)量為m的重物自由下落，打出一條較為理想的紙帶，O為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)，選取紙帶上連續(xù)打出的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，并測(cè)量出OA間的距離為s₁，AC間的距離為s₂，CE間的距離為s₃，如圖乙所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為f，請(qǐng)你回答：（當(dāng)?shù)刂亓�加速度g）


（1）在固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)將其平面處于______ 平面內(nèi)．
（2）手持紙帶保持豎直方向，使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方．接著要完成的是“A、放開(kāi)紙帶”和“B、接通電源”，這兩個(gè)環(huán)節(jié)首先應(yīng)該完成______（填字母）．
（3）與重物相連接的是圖乙中紙帶的______端（選填“左”或“右”），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器從打A點(diǎn)到打E點(diǎn)，重物運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為_(kāi)_____．
（4）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器從打第一個(gè)點(diǎn)O點(diǎn)到打C點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能的減少量為△E_p=______計(jì)時(shí)器在打O點(diǎn)和C點(diǎn)的這段時(shí)間內(nèi)，重物的動(dòng)能增加量為△E_k=______．本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源有______，______（試舉出兩條）．

Answer 1

（1）若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器沒(méi)有固定在豎直平面內(nèi)，物體不可能做自由落體運(yùn)動(dòng)，在不能用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒．
故答案為：豎直．
（2）開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重物，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開(kāi)紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差．故選B．
故答案為：B．
（3）物體做加速運(yùn)動(dòng)，紙帶上的點(diǎn)從左到右間距越來(lái)越大，因此重物相連接的是圖乙中紙帶的左端，打點(diǎn)周期為

1

f

，因此從打A點(diǎn)到打E點(diǎn)，重物運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

4

f

．
故答案為：左；

4

f

．
（4）根據(jù)重力勢(shì)能的定義式得：
重力勢(shì)能減小量：△E_p=mgh=mg（s₁+s₂）
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得C點(diǎn)的速度為：
vC=

(s2+s3)

4T

=

f(s2+s3)

4

△EK=

1

2

m

v

2C

=

m(s2+s3)2f2

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實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源有：紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦；測(cè)量間隔距離有誤差；重物下落受到空氣阻力交流電頻率波動(dòng)，長(zhǎng)度測(cè)量，數(shù)據(jù)處理方法等．
故答案為：mg（s₁+s₂）；

m(s2+s3)2f2

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；空氣阻力，交流電頻率波動(dòng)．