Question

進(jìn)行“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗：
（1）現(xiàn)有以下器材：帶鐵夾的鐵架臺，電磁打點計時器以及復(fù)寫紙、紙帶，導(dǎo)線，還需要的器材是

 

、

 

、

 

；
（2）下列選項中，屬于系統(tǒng)誤差的是

 

；屬于偶然誤差的是

 

；
A．打點計時器對紙帶的阻力    B．測量紙帶上的點距時存在的誤差
C．測量點距時，將6個點誤計為7個點
D．用秒表測量下落時間，由公式h=

1

2

gt²算出重物下落的高度
E．重物和紙帶下落過程中受到空氣阻力
（3）選出一條紙帶如圖所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數(shù)點，打點計時器通以50Hz的交流電．用刻度尺測得OA=12.41cm，OB=19.10cm，OC=27.29cm，在計數(shù)點A和B、B和C之間還各有一個點，重物的質(zhì)量為1.00kg，取g=9.80m/s²．甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點計時器打到B點時重物的重力勢能比開始下落時減少了

 

J；此時重物的動能比開始下落時增加了

 

J．（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）． 實驗結(jié)論是

 

．

Answer 1

分析：（1）驗證機(jī)械能守恒定律，即驗證鉤碼重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等，運用打點計時器需使用交流電源．紙帶處理時需刻度尺．
（2）根據(jù)實驗的原理判斷出哪些是理論誤差，哪些是偶然誤差；
（3）根據(jù)重力做功計算出重力勢能的減少量，根據(jù)平均速度等于中點時刻的瞬時速度計算出速度，然后計算動能的增加，最后說明是否守恒；

解答：解：（1）要驗證重物動能的增加量與重力勢能的增加量是否相等，即看是否有這樣的關(guān)系

1

2

mv2=mgh．要有帶鐵夾的重物，但質(zhì)量可以約去，不需要天平，要測量重物下落的高度和瞬時速度，在紙帶處理時需刻度尺．用電磁打點計時器需要低壓交流電源．
（2）A．打點計時器對紙帶的阻力會使物體重力勢能的減小量大于物體動能的增加量，是實驗的原理中的一種缺陷，所以它是系統(tǒng)誤差；
B．測量紙帶上的點距時存在的誤差帶有一定的偶然性，與測量的人、測量的方法等有關(guān)，屬于偶然誤差；
C．測量點距時，將6個點誤計為7個點屬于計算過程的錯誤，不屬于誤差．
D．該實驗中，不用秒表測量下落時間，也不是使用公式h=

1

2

gt2算出重物下落的高度．該選項與題目的要求無關(guān)．
E．重物和紙帶下落過程中受到空氣阻力會使物體重力勢能的減小量大于物體動能的增加量，是實驗的原理中的一種缺陷，所以它是系統(tǒng)誤差；
（3）從O到B重力做功：W=mgh=1×9.8×0.1910≈1.87J，所以重力勢能減少1.87J；
A到B和B到C之間還有一個點，所以兩點計數(shù)點之間的時間間隔：T=2t=2×0.02s=0.04s
物體在B點時的速度：vB=

xAC

2T

=

0.2729-0.1241

0.08

=1.86m/s
物體在B點的動能：EKB=

1

2

mvB2=

1

2

×1×1.862=1.73J
比較重力勢能的減小量和動能的增加量可得實驗的結(jié)論為：在誤差允許范圍內(nèi)，重物的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）刻度尺；帶鐵夾的重物；低壓交流電源；（2）AE；B
（3）1.87；1.73；在誤差允許范圍內(nèi)，重物的機(jī)械能守恒；

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(jìn)行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．