如圖(a)所示,用細(xì)線將包有白紙帶的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒懸掛,另有蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的細(xì)線后,圓柱棒豎直自由下落,毛筆就在圓柱棒面上的紙帶上畫出記號(hào),如圖(b)所示,設(shè)毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動(dòng).測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為 26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm,已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1440r/min”字樣,由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒.根據(jù)以上內(nèi)容.回答下列問題:
(1)毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔 T=
1
24
1
24
s,圖(b)中的
端是圓柱棒的懸掛端(填左或右),由上往下看,電動(dòng)機(jī)是
時(shí)針旋轉(zhuǎn)的(填順或逆).
(2)根據(jù)圖(b)所給的數(shù)據(jù),可知毛筆畫下記號(hào) C 時(shí),圓柱棒下落的速度 VC=
1.2
1.2
m/s;畫下記號(hào)D 時(shí),圓柱棒下落的速度 VD=
1.6
1.6
m/s;記號(hào) C、D 之間棒的動(dòng)能的變化量為
0.52
0.52
J,重力勢(shì)能的變化量為
0.57
0.57
 J(g=9.8m/s2).由此可得出的結(jié)論是
在誤差允許范圍內(nèi)圓柱下落過程中機(jī)械能守恒
在誤差允許范圍內(nèi)圓柱下落過程中機(jī)械能守恒
分析:了解該實(shí)驗(yàn)裝置的原理,它類似于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,蘸有顏料的毛筆隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一圈就在圓柱棒面上的紙上畫出記號(hào),這就像打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔一定時(shí)間就打一個(gè)點(diǎn).?dāng)?shù)據(jù)的處理思路與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來的紙帶處理一樣.
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,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)毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期.
已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1440r/min”字樣,即每秒轉(zhuǎn)24周,所以T=
1
24
s

圓柱下落過程中,毛筆依次從圓柱的下端往上端畫,隨著時(shí)間圓柱是加速運(yùn)動(dòng),在b圖中圓柱的左端速度較大,右端速度較小,所以圖b中的圓柱棒的左端是懸掛端.由上往下看,電動(dòng)機(jī)是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的.
(2)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
vc=
x
t
=
(0.058+0.042)
1
24
=1.2m/s
vD=
x
t
=
(0.058+0.074)
1
24
=1.6m/s
C、D之間棒的動(dòng)能的變化量為△EK=EkD-EkC=
1
2
mvD2-
1
2
mvC2=0.52 J
根據(jù)重力勢(shì)能的定義式得:
重力勢(shì)能減小量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.058J=0.57 J.
重力勢(shì)能減小量略大于C、D之間棒的動(dòng)能的變化量,所以在誤差允許范圍內(nèi)圓柱下落過程中機(jī)械能守恒.
故答案為:(1)
1
24
;左;逆;(2)1.2;1.6;0.52;0.57;在誤差允許范圍內(nèi)圓柱下落過程中機(jī)械能守恒
點(diǎn)評(píng):該實(shí)驗(yàn)裝置是根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn).
數(shù)據(jù)的處理思路與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來的紙帶處理一樣.
我們對(duì)于書本上的實(shí)驗(yàn)必須要掌握實(shí)驗(yàn)原理,了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng),才能解決設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的問題.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(1)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中:
①某學(xué)生將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上,實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶.他在紙帶上便于測(cè)量的地方開始,每隔4個(gè)打點(diǎn)標(biāo)定一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),共標(biāo)出了A、B、C、D、E五個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)(相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出).測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)已模糊不清,于是他測(cè)得AC長為14.56cm,CD長為11.15cm,DE長為13.73cm.則打下C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小vC=
 
 m/s,小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=
 
m/s2.(均保留3位有效數(shù)字)
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②如果在實(shí)驗(yàn)過程中,交流電源的頻率變?yōu)?2Hz,而實(shí)驗(yàn)者并不知道,仍然按50Hz來進(jìn)行計(jì)算,則其得出的加速度a的測(cè)量值與真實(shí)值相比,應(yīng)該
 
.(選填:“偏大”、“偏小”或“不變”)
③實(shí)驗(yàn)中如果是通過懸掛鉤碼(借助滑輪和細(xì)線)來牽拉,使實(shí)驗(yàn)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的,則是否需要記錄所懸掛鉤碼的質(zhì)量或重力?
 
(選填:“需要”或“不需要”)
(2)如圖(a)所示,用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼,探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長長度的關(guān)系實(shí)驗(yàn).
①為完成實(shí)驗(yàn),還需要的實(shí)驗(yàn)器材有:
 

②實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量(記錄)的物理量有:
 
;
③圖(b)是彈簧所受彈力F與彈簧伸長長度x的F-x圖線,由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為
 
N/m.圖線不過原點(diǎn)的原因是由于
 

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖7-1-8所示,小球用細(xì)線拴住在光滑的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng).圓的半徑是1 m,小球的質(zhì)量是0.1 kg,線速度v=1 m/s,小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)恰好是半個(gè)圓周,那么在這段運(yùn)動(dòng)中線的拉力做的功是(    )

圖7-1-8

A.0                  B.0.1 J                 C.0.314 J                  D.無法確定

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖7-1-8所示,小球用細(xì)線拴住在光滑的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng).圓的半徑是1 m,小球的質(zhì)量是0.1 kg,線速度v=1 m/s,小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)恰好是半個(gè)圓周,那么在這段運(yùn)動(dòng)中線的拉力做的功是(    )

圖7-1-8

A.0                  B.0.1 J            C.0.314 J            D.無法確定

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科目:高中物理 來源:2007-2008學(xué)年上海市閘北區(qū)高三(上)期末物理試卷(解析版) 題型:解答題

如圖(a)所示,用細(xì)線將包有白紙帶的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒懸掛,另有蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的細(xì)線后,圓柱棒豎直自由下落,毛筆就在圓柱棒面上的紙帶上畫出記號(hào),如圖(b)所示,設(shè)毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動(dòng).測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為 26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm,已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1440r/min”字樣,由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒.根據(jù)以上內(nèi)容.回答下列問題:
(1)毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔 T=______s,圖(b)中的______端是圓柱棒的懸掛端(填左或右),由上往下看,電動(dòng)機(jī)是______時(shí)針旋轉(zhuǎn)的(填順或逆).
(2)根據(jù)圖(b)所給的數(shù)據(jù),可知毛筆畫下記號(hào) C 時(shí),圓柱棒下落的速度 VC=______m/s;畫下記號(hào)D 時(shí),圓柱棒下落的速度 VD=______m/s;記號(hào) C、D 之間棒的動(dòng)能的變化量為______J,重力勢(shì)能的變化量為______ J(g=9.8m/s2).由此可得出的結(jié)論是______.

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