Question

7．利用打點計時器做“驗證機械能守恒定律”的實驗，
（1）已有鐵架臺、鐵夾、電源、紙帶、打點計時器，還必須選取的器材是圖中的BD．

（2）某同學在實驗過程中，①在重錘的正下方地面鋪海綿；②調整打點計時器的兩個限位孔連線為豎直；③重復多次實驗．以上操作可減小實驗誤差的是②③
（3）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1kg，從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶，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．（結果取三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的物理器材，結合原理確定減小實驗誤差的方法；
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）驗證機械能守恒，即驗證重物重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等，所以需要重物，點跡間的時間間隔可以通過打點計時器直接得出，不需要秒表，實驗中需要刻度尺測量點跡間的距離，從而得出下降的高度以及瞬時速度的大小，故選：BD．
（2）實驗中為了減小實驗的誤差，調整打點計時器的兩個限位孔連線為豎直，從而減小摩擦阻力的影響，重復多次實驗，可以減小實驗的誤差．
故選：②③．
（3）重力勢能減小量為：△E_p=mgh_OC=1×9.8×0.561 J=5.50 J，
利用勻變速直線運動的推論得C點的速度為：
v_C=$\frac{（62.8-49.6）×0.01}{2×0.02}$=3.3m/s
E_kC=$\frac{1}{2}$mv_C²=$\frac{1}{2}$×1×3.3²≈5.45J
故答案為：（1）BD；（2）②③；（3）5.50，3.30，5.45．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，會通過實驗原理確定實驗的器材，以及知道實驗誤差的來源，難度不大；
紙帶問題的處理時力學實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度以及其它物理量，數(shù)據(jù)處理時要注意單位的換算．