Question

19．在采用圖1示裝置（部分遮擋）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：所用電源的頻率為50Hz．某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測得各計數(shù)點到O的距離（單位：mm）如圖2所示，圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D、E分別是每打兩個點取出的計數(shù)點．

（1）若實驗時用到的計時器為電磁打點計時器，打點計時器的安裝要使兩個限位孔在同一豎直（填“水平”或“豎直”）線上，以減少摩擦阻力．
（2）在安裝紙帶時，應(yīng)將紙帶置于復寫紙（或墨粉紙盤）的下方（填“上方”或“下方”）．把紙帶固定在重物上，應(yīng)在放開紙帶之前（填“之前”或“之后”）接通打點計時器的電源
（3）從下列器材中選出實驗所必須的，其編號為ABD．
A．打點計時器（包括紙帶）      　B．重物
C．天平                        D．毫米刻度尺
E．秒表（或停表）              　F．運動小車
（4）若重錘的質(zhì)量為0.2kg，則重錘從開始下落到打B點時，減少的重力勢能是0.382J，從重錘下落到打B點時增加的動能是0.376J，得到的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)機械能守恒．（取g=9.8m/s²，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)重物豎直下落，則兩個限位孔在同一豎直；
（2）為減小阻力，則紙帶置于復寫紙（或墨粉紙盤）的下方，且先接通電源，后釋放紙帶；
（3）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材；
（4）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量；根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的瞬時速度，從而得出動能的增加量；

解答 解：（1）若實驗時用到的計時器為電磁打點計時器，打點計時器的安裝要使兩個限位孔在同一豎直線上，以減少摩擦阻力；
（2）在安裝紙帶時，應(yīng)將紙帶置于復寫紙（或墨粉紙盤）的 下方，從而減小阻力．
把紙帶固定在重物上，應(yīng)在放開紙帶之前接通打點計時器的電源，便于紙帶的充分利用；
（3）打點計時器（含紙帶）、重錘是必須的，為了測量計數(shù)點的距離，需要毫米刻度尺；因為我們是比較mgh、mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平；
打點計時器本身可以計算時間，所以不需要秒表，實驗用的是重錘，不需要運動小車．故選：ABD．
（4）重錘從開始下落到B點時，減小的重力勢能△E_p=mgh=0.2×9.8×0.195J=0.382J；
B點的瞬時速度v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2805-0.125}{0.08}$m/s≈1.94m/s，
從重錘下落到打B點時增加的動能△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×0.2×1.94²J=0.376J．
在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)機械能守恒．
故答案為：（1）豎直；
（2）下方，之前；
（3）ABD；
（4）0.382，0.376，在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)機械能守恒．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，抓住動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等分析判斷，會通過實驗的原理確定所需的器材，注意實驗中要盡量減小紙帶受到的阻力是實驗驗證是否守恒的前提．