Question

【題目】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種。重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶的點(diǎn)痕進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個操作步驟：

A. 按照圖示的裝置安裝器件；

B. 將打點(diǎn)計時器接到電源的“直流輸出”上；

C. 用天平測出重錘的質(zhì)量；

D. 釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；

E. 測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；

F. 根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。

其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)，并說明其原因。

答：___________________________

（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值。如圖所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個點(diǎn)A、B、C、D、E，測出A距起始點(diǎn)O的距離為s0，點(diǎn)AC間的距離為s1，點(diǎn)CE間的距離為s2，使用交流電的頻率為f，根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a＝_________。

（3）在用自由落體運(yùn)動做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，用天平稱得重物的質(zhì)量為，所用電源的頻率為50Hz，某同學(xué)通過正確的實(shí)驗(yàn)操作得到了一條理想的紙帶。紙帶上打出的點(diǎn)如圖所示（紙帶上的O點(diǎn)是第一個打印點(diǎn)，A、B、C、D、E分別是每打兩個點(diǎn)的時間作為計時單位取的記數(shù)點(diǎn)，圖中數(shù)據(jù)單位為毫米），已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?/span>。選擇B點(diǎn)為初始點(diǎn)，D點(diǎn)為終點(diǎn)，則從打下B點(diǎn)到打下D點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能的減少量為______J；重物動能的增加量為______J。

Answer 1

【答案】 （1）步驟B是錯誤的。應(yīng)該接到電源的交流輸出端。步驟D是錯誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶。步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去。 （2） （3）0.914； 0.908

【解析】（1）將打點(diǎn)計時器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、 mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平．故C錯誤．開始記錄時，應(yīng)先給打點(diǎn)計時器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計時時器的電源，由于重物運(yùn)動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差．故D錯誤．
（2）根據(jù) 可知， .

（3）重物由B點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)時，
重物的重力勢能的減少量△Ep=mgh=0.5×9.8×（0.3815-0.195）J=0.914J．
利用勻變速直線運(yùn)動的推論: ，則EkB=mvB2=0.942 J
，則 EkD=mvD2=1.850 J，則△Ek=EkD-EkB=0.908 J