Question

17．若打點計時器固定在鐵架臺上，讓重錘帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以驗證機械能守恒定律．實驗中，紙帶上打出了一系列的點如圖所示，相鄰計數點時時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s²．
（1）有以下器材：帶鐵夾的重錘，打點計時器，固定計時器用的夾子、鐵架臺、紙帶，復寫紙片（或墨盤）、導線，還缺少的器材是交流電源、毫米刻度尺．
（2）打點計時器打下計數點B時，物體的速度v_B=0.97m/s（保留兩位有效數字）．
（3）從點O到打下計數點B的過程中，物體重力勢能的減小量△E_P=0.48mJ．動能的增加量△E_K=0.47mJ．（保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 通過實驗的原理出發(fā)，確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材；
在紙帶實驗中，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；根據重力做功的表達式可求得重力勢能的減小量．

解答 解：（1）該實驗中，要使用打點計時器，故需要交流電源； 同時要用刻度尺測量下落的位移，故需要毫米刻度尺．
（2）利用勻變速直線運動的推論${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{0.0702-0.0313}{2×0.02}$=0.97m/s
（3）從點O到打下計數點B的過程中，物體重力勢能的減少量△E_p=mgh=0.2×9.8×0.0486J=0.48mJ．
動能的增加量△E_k=E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$m×（0.97）²=0.47mJ
故答案為：（1）交流電源、毫米刻度尺．（2）0.97m/s；0.48m；0.47m；

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數據等，會起到事半功倍的效果．本題還要注意單位的換算和有效數字的保留．