Question

【題目】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?/span>g=9.8m/s2，測(cè)得所用的重物的質(zhì)量m=1.0kg。實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)。如圖所示，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于____J，動(dòng)能的增加量等于_____J。（取三位有效數(shù)字）

（2）光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在軌道的左端，OP是可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿，且擺到某處就能停在該處；另有一小鋼球（可看做質(zhì)點(diǎn)）�，F(xiàn)在利用這些器材測(cè)定彈簧被壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能。

（a）還需要的器材是 _______。

（b）以上測(cè)量實(shí)際上是把對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)_____ 能的測(cè)量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化對(duì)_____和 _____ 的直接測(cè)量。

Answer 1

【答案】 7.62 7.56 天平 刻度尺 重力勢(shì)能 ，質(zhì)量 長(zhǎng)度或高度

【解析】（1）重力勢(shì)能減小量為：△Ep=mgh=1.0×9.8×0.7776J=7.62J，在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，因此有： ，所以動(dòng)能增加量為： 。

（2）（a）用小球壓縮彈簧，再將彈簧釋放，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能，由于水平軌道與圓弧軌道均是光滑的，只有彈簧的彈力和重力做功，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得，彈簧的彈性勢(shì)能Ep=mgh，因此需要用天平測(cè)量小球的質(zhì)量m，用刻度尺測(cè)量小球在光滑圓弧軌道上上升的高度h。
（b）根據(jù)機(jī)械能守恒可知，實(shí)際上是把對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)重力勢(shì)能的測(cè)量，根據(jù)重力勢(shì)能的計(jì)算公式Ep=mgh，可知需要直接測(cè)量的物理量是質(zhì)量、上升高度。