Question

在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為m 的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點(diǎn)，如下圖所示，相鄰記數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，長(zhǎng)度單位是cm，g取9.8m/s²。求：

（1）該實(shí)驗(yàn)所需器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（帶導(dǎo)線）、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還需　　　　　　 （填字母代號(hào)）中的器材。

A.直流電源、天平及砝碼　　　　　　　　 B.直流電源、毫米刻度尺

C.交流電源、天平及砝碼　　　　　　　　 D.交流電源、毫米刻度尺

(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下記數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度V_B =　　　　 m/s（保留兩位有效數(shù)字）；

(3)從點(diǎn)O到打下記數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中，物體重力勢(shì)能的減小量△E_P = 　　　　　　 J，動(dòng)能的增加量△E_K = 　　　　　　　　J（保留兩位有效數(shù)字）；

（4）根據(jù)題中提供的條件，可求出重錘實(shí)際下落的加速度a=　　　 m/s²。（保留兩位有效數(shù)字）

(5)即使在實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理很準(zhǔn)確的前提下，該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的△E_P 也一定略大于△E_K ，這是實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因?yàn)?u>　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Answer 1

 

【答案】（1）D     (2)0.96     (3) 0.47m(J）, 0.46m（J）     (4) 9.5m/s²

      (5) 重錘和紙帶都受到阻力的作用，因此機(jī)械能有損失。

【解析】試驗(yàn)中，不需要知道m(xù)的大小，所以不需要天平，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電；

在勻加速直線運(yùn)動(dòng)中：v_{中間時(shí)刻}=v_平均速度=（v_初+v_末）/2=x_總/t_總,

 v_B=(6.91-3.07)*10^-2 /0.04=0.96m/s;

△Ep=mgh_B, △E_K=v_B²/m,帶入數(shù)據(jù)得△Ep=0.47m(J）△E_K =0.46m（J）；

根據(jù)推論：勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，在相等的時(shí)間間隔T內(nèi)位移的差值是個(gè)定值：△x=aT²，

帶入數(shù)據(jù)：△x=（6.91-4.08）*10^-2m-（4.80-3.07）*10^-2m，T=0.02s得a=9.5m/s²；

重錘和紙帶都受到空氣阻力和紙帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦力的作用，因此機(jī)械能有損失。

【考點(diǎn)定位】 機(jī)械能守恒定律