Question

（1）将下列验证机械能守恒定律的实验步骤按正确顺序排列起来
A．选取一条纸带，在这条纸带上选定计数点．
B．将铁架台放在实验桌上，用附夹把打点计时器固定在铁架台上．
C．换新纸带重复实验．
D．量出从首点到各计数点间的距离，并算出各计数点的即时速度．
E．比较△E_K和△E_P在误差允许范围内是否近似相等．
F．在重锤上夹持一纸带，并将它从打点计时器的复写纸下面穿过限位孔，手持纸带保持竖直方向，接通电源后，松手让重锤牵引纸带下落，得到打点的纸带．
G．计算各计数点的动能增加量△E_K和势能减小量△E_P
正确顺序

 

（2）在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s²，测得所用的重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于

 

J，动能的增加量等于

 

J（取3位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）通过组装器材、进行实验和数据处理的顺序对实验的步骤进行排序．
（2）纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能，根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．

解答：解：（1）进行实验时先组装器材，即：B．将铁架台放在实验桌上，用附夹把打点计时器固定在铁架台上；
然后进行实验，即：F．在重锤上夹持一纸带，并将它从打点计时器的复写纸下面穿过限位孔，手持纸带保持竖直方向，接通电源后，松手让重锤牵引纸带下落，得到打点的纸带；
然后重复实验，即：C．换新纸带重复实验；
进行数据处理：先挑选纸带，即：A．选取第1、2点的距离接近2mm的一条纸带，在这条纸带上选定计数点；然后进行计算，即：D．量出从首点到各计数点间的距离，并算出各计数点的即时速度，G．计算各计数点的动能增加量△E_K和势能减小量△E_P；
最后根据数据处理得出结论：E．比较△E_K和△E_P在误差允许范围内是否近似相等．
故顺序为：BFCADGE．
（2）重力势能减小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.7776J=7.62J．
在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：
v_C=

xBD

2T

=

0.8573-0.7018

2×0.02

≈3.89m/s
△E_k=

1

2

mv

2 C

=

1

2

×1×3.892=7.56J
故答案为：7.62、7.56．
故答案为：（1）正确的排序为：B、F、C、A、D、G、E；
（2）7.62；7.56．

点评：正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据等，会起到事半功倍的效果．
解决本题的关键知道实验的原理，验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等．以及知道通过求某段时间内的平均速度表示瞬时速度．
纸带问题的处理时力学实验中常见的问题，对于这类问题要熟练应用运动学规律和推论进行求解，计算过程中要注意单位的换算和有效数字的保留．