Question

某同学利用图甲的实验装置来验证机械能守恒定律．
（1）该同学开始实验时情形如图甲所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：
a______；b______．
（2）实验中所用重物的质量m=1kg，经改正错误后，打出的纸带如图乙所示，O为重物由静止开始运动时打点计时器所打的第一个点，A、B、C、D为相邻的几个计数点，每两个相邻计数点的时间间隔为0.04s，测得OA=0.77cm、OB=3.07cm、OC=6.92cm、OD=12.30cm，查出当地的重力加速度g=9.80cm/s²，则重物在计时器打下B点时的动能E_kB=______J；从开始下落到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量△E_p=______J．（结果保留三位有效数字）
（3）据纸带算出相关个点的速度v，并量出下落的距离h，以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图丙中的______．由此可说明机械能是守恒的，图象的斜率代表的物理量是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）打点计时器应使用交流电源，重物应紧靠打点计时器．
（2）当释放后纸带在重物的作用下，做自由下落，计时器在纸带上打上一些点．由于点间的时间均相等，所以可利用位移与时间去求出瞬时速度，从而可算出某点的动能；再利用下落的高度来算出减少的重力势能．最后根据得出的数据来确定机械能是否守恒．
（3）根据机械能守恒推导出的关系式，从而确定图象的正误，以及知道图线的斜率表示的物理意义．
解答：解：（1）打点计时器接了直流电；重物离打点计时器太远．
（2）B点的瞬时速度等于AC间的平均速度，所以≈0.77m/s．
则重物在计时器打下B点时的动能E_kB=．重物重力势能的减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0307J=0.301J．
（3）根据mgh=得，，知与h成正比，故C正确．
图线的斜率等于重力加速度g．
故答案为：（1）打点计时器接了直流电；重物离打点计时器太远
（2）0.295（或0.296）；0.301
（3）C；重力加速度g
点评：书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚，同时要熟练应用所学基本物理知识进行数据处理．