6.“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)采用重物自由下落的方法.

(1)用公式$\frac{1}{2}$mv2=mgh時(shí),對(duì)紙帶上起點(diǎn)的要求是初速度為零,為此目的,所選擇的紙帶第一、二兩點(diǎn)間距應(yīng)接近2mm.
(2)若實(shí)驗(yàn)中所用重錘質(zhì)量m=1kg,打點(diǎn)紙帶,如圖2所示,打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s,則記錄B點(diǎn)時(shí),重錘的速度vB=0.59,重錘動(dòng)能EKB=0.174.從開始下落起至B點(diǎn),重錘的重力勢(shì)能減少量是0.178J,因此可得出的結(jié)論是:在誤差的允許范圍內(nèi)重錘的動(dòng)能等于重力勢(shì)能.

分析 書本上的實(shí)驗(yàn),我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚.
紙帶法實(shí)驗(yàn)中,若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng),測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距,利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度,從而求出動(dòng)能.根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值.

解答 解:(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz,打點(diǎn)周期為0.02 s,重物開始下落后,在第一個(gè)打點(diǎn)周期內(nèi)重物下落的高度所以所選的紙帶最初兩點(diǎn)間的距離接近2mm,則初速度為零;
h=$\frac{1}{2}$gT2=$\frac{1}{2}$×9.8×0.022 m≈2 mm.
(2)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
vB=$\frac{0.314-0.078}{2×0.02}$=0.59m/s,
重錘的動(dòng)能EKB=$\frac{1}{2}$mvB2=0.174J
從開始下落至B點(diǎn),重錘的重力勢(shì)能減少量△Ep=mgh=1×10×0.0176J=0.176J.
得出的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi),重物下落的機(jī)械能守恒.
故答案為:(1)初速度為零,2mm;   (2)0.59,0.174,0.178,在誤差的允許范圍內(nèi)重錘的動(dòng)能等于重力勢(shì)能.

點(diǎn)評(píng) 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題.要注意單位的換算.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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