Question

17．某實驗小組利用如圖1所示的實驗裝置要驗證機械能守恒定律．
（1）該實驗小組某次實驗開始時的情形如圖所示，老師發(fā)現(xiàn)他們這次的實驗中存在兩處明顯錯誤或不當?shù)牡胤剑�這兩處分別是
①打點計時器接直流電源；②重物釋放時未靠近打點計時器．
（2）該實驗小組經(jīng)修改錯誤并正確操作，得到一條理想的紙帶，紙帶上O點為重錘自由下落時的打點起點．實驗小組每間隔一個點選取一個計數(shù)點，并測得計數(shù)點A、B、C、D到O點的距離如圖2所示，已知所掛重錘的質(zhì)量為0.1kg，紙帶上相鄰兩點的時間間隔為0.02s，當?shù)氐闹亓�加速度�?.8m/s²，則：
根據(jù)紙帶，打點計時器打下B點時，重錘的動能E_kB=0.188J，從開始下落算起，打點計時器記錄B點時，重錘的重力勢能減少量為0.191J．由此可以得到的實驗結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒．（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理和操作中的注意事項確定操作中錯誤之處和不當之處．
（2）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B點的瞬時速度，從而得出B點動能，根據(jù)下降的高度得出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）①打點計時器應(yīng)接交流電源，不能接直流電源．
②重物釋放時應(yīng)靠近打點計時器．
（2）B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{4T}=\frac{0.2895-0.1340}{0.08}m/s$≈1.94m/s，則B點的動能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.1×1.9{4}^{2}≈$0.188J，重力勢能的減小量△E_p=mgh=0.1×9.8×0.1950J≈0.191J，可知在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒．
故答案為：（1）打點計時器接直流電源，重物釋放時未靠近打點計時器，（2）0.188J，0.191J，在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，抓住重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等進行驗證，掌握紙帶的處理方法，會根據(jù)紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．