Question

15．某實(shí)驗(yàn)小組通過自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，小組成員選擇所需實(shí)驗(yàn)儀器，安裝好的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示（電源已接），乙圖是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的局部放大圖，紙帶足夠長(zhǎng)，然后打開電源，移開托住重錘的手，開始實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答：
（1）由如圖裝置可知該小組的操作存在不合理的地方，請(qǐng)指出其中兩條：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器沒有水平安裝，兩個(gè)限位孔不在同一豎直線上；②紙帶應(yīng)該放在復(fù)寫紙下面；
（2）實(shí)驗(yàn)使用頻率為50Hz的交流電源，重錘的質(zhì)量是200g，實(shí)驗(yàn)小組在各項(xiàng)操作正確的情況下，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把紙帶上打的第一點(diǎn)記為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，用毫米刻度尺測(cè)量各點(diǎn)到計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離，如圖丙是截取的一小段紙帶，A、B、C、D是紙帶上連續(xù)的四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，打B點(diǎn)時(shí)，重錘的動(dòng)能為1.06J，從開始下落到打B點(diǎn)時(shí)重錘減少的重力勢(shì)能為1.15J．（g取10m/s²，結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 根據(jù)操作中的注意事項(xiàng)尋找不合理的地方．根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出重錘的動(dòng)能，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．

解答 解：（1）操作中不合理的地方：
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器沒有水平安裝，兩個(gè)限位孔不在同一豎直線上；
②紙帶應(yīng)該放在復(fù)寫紙下面；
③釋放重錘時(shí)，受不應(yīng)該托著重錘．
（2）B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（64.50-51.50）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=3.25m/s，則重錘的動(dòng)能${E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×3.2{5}^{2}$J=1.06J．
從開始下落到打B點(diǎn)時(shí)重錘減少的重力勢(shì)能△E_p=mgh=0.2×10×0.5750J=1.15J．
故答案為：（1）：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器沒有水平安裝，兩個(gè)限位孔不在同一豎直線上；②紙帶應(yīng)該放在復(fù)寫紙下面；③釋放重錘時(shí)，受不應(yīng)該托著重錘．
（2）1.06，1.15．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能，會(huì)根據(jù)下降高度求解重力勢(shì)能的減小量．