Question

【題目】如圖所示是利用自由落體運動進行“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置，所用的打點計時器通以50Hz的交流電．

（1）甲同學按照正確的實驗步驟操作后，選出一條紙帶如圖所示，其中O點為重物剛要下落時打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數點，用刻度尺測得OA=11.13cm，OB=17.69cm，OC=25.90cm，在計數點A和B、B和C之間還各有一個點．已知重物的質量為1.00kg，取g=9.80m/s2．在OB段運動過程中，重物重力勢能的減少量△Ep=_____J；重物的動能增加量△Ek=_____ J（結果均保留三位有效數字）．

（2）由于該實驗沒有考慮各種阻力的影響，導致△Ep與△Ek不相等，這屬于本實驗的_____誤差（選填“偶然”或“系統”）．

（3）乙同學想利用該實驗裝置測定當地的重力加速度．他打出了一條紙帶后，利用紙帶測量出了各計數點到打點計時器打下的第一個點間的距離h，算出了各計數點對應的速度v，以h為橫軸，以v2為縱軸畫出了如圖所示的圖線．由于圖線沒有過原點，他又檢查了幾遍，發(fā)現測量和計算都沒有出現問題，其原因可能是：_____．乙同學得出該圖線的斜率為k，如果不計一切阻力，則當地的重力加速度g_____k（選填“大于”、“等于”或“小于”）．

Answer 1

【答案】 （1）1.73， 1.70； （2）系統； （3）先釋放重物再接通電源； 等于．

【解析】打點計時器打點的周期為0.02s

（1）在OB段運動過程中，重物重力勢能的減少量為△Ep=mghOB=1×9.8×0.1769J≈1.823J=1.73J；

B點的速度為：vB= =1.85m/s

則動能的增加量為：△Ek=mvB2=1.70J

（2）各種阻力是不可避免的，這屬于系統誤差；

（3）從圖象中可以看出，當物體下落的高度為0時，物體的速度不為0，說明了操作中先釋放重物，再接通（打點計時器）電源．若沒有阻力，根據機械能守恒知：

mgh=mv2，則v2=gh，斜率k=g．