Question

18．某同學(xué)利用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．

（1）實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)有如下器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、鐵架臺(tái)（包括鐵夾）、紙帶、附帶夾子的重錘、刻度尺、秒表、導(dǎo)線若干．其中此實(shí)驗(yàn)不需要使用的器材是秒表．
（2）若實(shí)驗(yàn)中所用重錘的質(zhì)量m=0.2kg，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，正確操作得到的紙帶如圖乙所示．O點(diǎn)對(duì)應(yīng)重錘開始下落的時(shí)刻，另選連續(xù)的三個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C作為測(cè)量的點(diǎn)，圖中的數(shù)據(jù)分別為計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C到起始點(diǎn)O的距離，取重力加速度g=9.8m/s²，則從初始位置O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中，重錘的重力勢(shì)能的減少量為0.92J，打B點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能為0.90J（結(jié)果均取兩位有效數(shù)字）．
（3）實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因：空氣阻力和摩擦阻力做功消耗掉一部分機(jī)械能．

Answer 1

分析 根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出B點(diǎn)的動(dòng)能．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中時(shí)間可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接得出，不需要秒表測(cè)量．
（2）從初始位置O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中，重錘的重力勢(shì)能的減少量△E_p=mgh=0.2×9.8×0.47J≈0.92J，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.5319-0.4119}{0.04}m/s$=3.0m/s，則打B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×9J=0.90J$．
（3）可知重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量，產(chǎn)生誤差的原因是空氣阻力和摩擦阻力做功消耗掉一部分機(jī)械能．
故答案為：（1）秒表；（2）0.92，0.90；（3）空氣阻力和摩擦阻力做功消耗掉一部分機(jī)械能．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．注意計(jì)算時(shí)單位的換算以及有效數(shù)字的保留．