Question

7．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器所用電源頻率為50Hz，當?shù)刂亓�加速度的值�?.80m/s²，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．甲、乙、丙三位同學(xué)分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點間的距離分別為0.18cm、0.19cm和0.25cm．可見其中肯定有一位同學(xué)在操作上有錯誤，錯誤操作是丙同學(xué)先放開紙帶后接通電源．若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量，測得連續(xù)三點A、B、C到第一個點的距離如圖1所示（相鄰計數(shù)點時間間隔為0.02s）那么：
（1）紙帶的左（選填“左”或“右”）端與重物相連；
（2）打點計時器打下計數(shù)點B時，重物的速度v_B=0.98m/s；
（3）從起始點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是△E_p=0.49J，此過程中重物動能的增加量△E_k=0.48J；
（4）實驗的結(jié)論是在實驗誤差允許范圍內(nèi)，機械能守恒．

Answer 1

分析 做自由下落物體在0.02s內(nèi)下落的高度大約2mm，從而確定丙在操作上錯誤．1、2兩個點的距離偏大，可知初速度不為零，操作的錯誤在于先釋放重物后接通電源．
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，從而求出B點的動能，根據(jù)下落的高度求出重力勢能的減小量．通過比較得出實驗的結(jié)論．

解答 解：根據(jù)h=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×0.022m=0.2cm，可知丙同學(xué)的操作步驟中有錯誤，錯誤操作是丙同學(xué)先放開紙帶后接通電源．
（1）根據(jù)題圖可知，紙帶從左向右，相等時間內(nèi)的位移越來越大，知紙帶的左端與重物相連；
（2）B點的速度等于AC段的平均速度，v_B=$\frac{{x}_{OC}-{x}_{OA}}{2T}$=$\frac{0.0706-0.0314}{0.04}$=0.98 m/s；
（3）重力勢能的減小量△E_p=mgx_OB=1×9.8×0.0501J=0.49 J，
動能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv_B²=0.48 J；
（4）通過實驗分析可知，在實驗誤差允許范圍內(nèi)，重物的機械能守恒．
故答案為：丙同學(xué)先放開紙帶后接通電源；�。�1）左；（2）0.98 m/s；（3）0.49 J，0.48 J；（4）在實驗誤差允許范圍內(nèi)，機械能守恒．

點評 利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用，提高解決問題能力．要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．