Question

7．在用如圖甲所示的實驗裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗，質(zhì)量為1kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打下一系列的點．如圖乙所示為選取的符合實驗要求的一條紙帶，點O為打點計時器打下的第一個點，點A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點．已知打點計時器的頻率為50HZ，當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?.8m/s²．那么：

（1）實驗過程中，下列操作正確的是AC．
A．紙帶穿過限位孔并保持豎直
B．實驗時應(yīng)先松開紙帶，然后迅速接通電源
C．實驗時應(yīng)先接通電源，然后松開紙帶
（2）從0點到B點，重物的重力勢能減少量1.88J，動能的增加量1.84J．（結(jié)果取3位有效數(shù)字），產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是空氣阻力或紙帶與打點計時器間的摩擦．
（3）若測出紙帶上所有各點到O點之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點的速度v及物體下落的高度h，則以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象是下圖中的A．

Answer 1

分析 電磁打點計時器應(yīng)接在4-6V的交流電源上，實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．
紙帶法實驗中，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和加速度，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．運用物理規(guī)律和數(shù)學(xué)表達(dá)式結(jié)合起來解決問題．

解答 解：（1）A、為了減小阻力，紙帶應(yīng)理順，穿過限位孔并保持豎直．故A正確．
B、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，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，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故B錯誤，C正確．
（2）重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.1920J=1.88 J．
利用勻變速直線運動的推論：v_B=$\frac{0.2323-0.1555}{2×0.02}$m/s=1.92m/s
動能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=1.84J．
產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是空氣阻力或紙帶與打點計時器間的摩擦．
（3）根據(jù)機械能守恒可知mgh=$\frac{1}{2}$mv²，
得出$\frac{{v}^{2}}{2}$=gh，因此$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖線是一條通過坐標(biāo)原點的傾斜直線，
故選：A．
故答案誒：（1）AC；（2）1.88，1.84，空氣阻力或紙帶與打點計時器間的摩擦；（3）A

點評 掌握實驗的原理，以及實驗注意的事項，知道誤差形成的原因．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．