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1.在利用重物自由下落“驗證機械能守恒定律”的實驗中.
(1)備有如下器材:A.打點計時器;B.直流電源;C.交流電源;D.紙帶;E.帶夾子的重物;F.秒表;G.刻度尺;H.天平;I.導線;J.鐵架臺;K.復寫紙;其中該實驗不需要的器材是BFH(填字母代號)
(2)在實驗中,打點計時器所用電源頻率為50Hz,當地重力加速度的值為9.80m/s2,實驗要求打點計時器在打第一個點時釋放紙帶.甲、乙、丙三個學生分別用同一裝置各打出一條紙帶,量出各紙帶上第1、2兩點間的距離分別為0.38cm,0.19cm和0.18cm,可見其中肯定有一個學生在操作上有錯誤,錯誤操作的同學是甲.其錯誤的操作可能是因為可能是先放紙帶后接通電源.
(3)某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中,用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶,如圖所示,O點為重錘下落的起點,選取的計數點為A、B、C、D,各計數點到O點的長度已在圖上標出,單位為毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重錘質量為1kg.(計算結果保留3位有效數字)

①打點計時器打出B點時,重錘的動能EkB=0.690J.
②從開始下落算起,打點計時器打B點時,重錘的重力勢能減小量為0.691J.從而驗證了機械能守恒定律的正確性.

分析 (1)根據實驗的原理確定所需要測量的物理量,從而確定不需要的實驗器材.
(2)根據自由落體運動的位移公式求出第1、2點間的距離,從而判斷出三位同學的操作哪個有錯誤.
(3)根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度,從而得出B點的動能.根據下降的高度求出重力勢能的減小量.

解答 解:(1)要驗證鉤碼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系mgh=$\frac{1}{2}$mv22-$\frac{1}{2}$mv12.質量可以約去,所以不需要天平,要測量下落的高度和瞬時速度,在紙帶處理時需刻度尺.用打點計時器需要交流電源,因此不需要的器材有:直流電源、秒表、天平.
故選:B、F、H.
(2)若物體做自由落體運動,則第1、2兩點間的距離為:x=$\frac{1}{2}$gt2=$\frac{1}{2}$×9.8×0.022=0.00196m=1.96mm,
可知甲同學操作錯誤,如果由零開始運動,則前兩點間的距離約為0.02mm,本題中明顯偏大,故錯誤原因可能是先放紙帶后接通電源.
(3)B點的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1254-0.0314}{0.08}m/s=1.175m/s$,則B點的動能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.17{5}^{2}$=0.690J.
重力勢能的減小量△Ep=mgh=1×9.8×0.0705J=0.691J.
故答案為:(1)B、F、H.(2)甲,可能是先放紙帶后接通電源,(3)0.690,0.691.

點評 解決本題的關鍵掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理,通過實驗原理確定所需的器材.同時掌握紙帶選擇的方法,知道操作錯誤可能形成的原因.

練習冊系列答案
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