Question

15．某實驗小組通過自由落體運動驗證機(jī)械能守恒定律，小組成員選擇所需實驗儀器，安裝好的實驗裝置如圖甲所示（電源已接），乙圖是打點計時器的局部放大圖，紙帶足夠長，然后打開電源，移開托住重錘的手，開始實驗，請回答：
（1）由如圖裝置可知該小組的操作存在不合理的地方，請指出其中兩條：①打點計時器沒有水平安裝，兩個限位孔不在同一豎直線上；②紙帶應(yīng)該放在復(fù)寫紙下面；
（2）實驗使用頻率為50Hz的交流電源，重錘的質(zhì)量是200g，實驗小組在各項操作正確的情況下，得到一條點跡清晰的紙帶，把紙帶上打的第一點記為計時起點，用毫米刻度尺測量各點到計時起點的距離，如圖丙是截取的一小段紙帶，A、B、C、D是紙帶上連續(xù)的四個計時點，打B點時，重錘的動能為1.06J，從開始下落到打B點時重錘減少的重力勢能為1.15J．（g取10m/s²，結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 根據(jù)操作中的注意事項尋找不合理的地方．根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出重錘的動能，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）操作中不合理的地方：
①打點計時器沒有水平安裝，兩個限位孔不在同一豎直線上；
②紙帶應(yīng)該放在復(fù)寫紙下面；
③釋放重錘時，受不應(yīng)該托著重錘．
（2）B點的瞬時速度為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（64.50-51.50）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=3.25m/s，則重錘的動能${E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×3.2{5}^{2}$J=1.06J．
從開始下落到打B點時重錘減少的重力勢能△E_p=mgh=0.2×10×0.5750J=1.15J．
故答案為：（1）：①打點計時器沒有水平安裝，兩個限位孔不在同一豎直線上；②紙帶應(yīng)該放在復(fù)寫紙下面；③釋放重錘時，受不應(yīng)該托著重錘．
（2）1.06，1.15．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能，會根據(jù)下降高度求解重力勢能的減小量．