Question

20．（1）在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，需直接測量的物理量是重錘下落的高度h，間接測量的物理量是重錘運動的速度v．
（2）在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，打點計時器所接交流電頻率為50Hz，當?shù)刂亓�加速度g=9.80m/s²．實驗選用重錘質量為m=1kg，從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶，如果確定O點是重錘開始下落的第1點，則此紙帶第1、2點間的距離應接近2mm．
紙帶上連續(xù)的點A、B、C、D至第1點O的距離如圖所示，則重錘從O運動到C，重力勢能減少5.50J，重錘經(jīng)過C時的速度為3.30m/s，其動能增加5.45J．（結果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 驗證機械能守恒定律，在實驗中驗證重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等，結合原理確定直接測量的物理量和間接測量的物理量．
根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，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C點的速度，從而得出動能的增加量．

解答 解：（1）實驗中驗證重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等，直接測量的物理量為重錘下落的高度，重錘的速度需要通過平均速度進行求解，是間接測量的物理量．
（2）根據(jù)h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$可知，紙帶上的第1、2點距離應接近2mm．
重錘從O到C，重力勢能的減小量為：△E_p=mgh=1×9.8×0.561J=5.50J，
重錘經(jīng)過C點的速度為：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.628-0.496}{0.04}m/s=3.30m/s$，
則動能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×1×3.3{0}^{2}$J=5.45J．
故答案為：（1）重錘下落的高度h；重錘運動的速度v；（2）2 mm，5.50，3.30，5.45

點評 解決本題的關鍵掌握實驗的原理，以及掌握紙帶的處理方法，通過下落的高度求出重力勢能的減小量，結合平均速度的推論求出瞬時速度，從而得出動能的增加量．