Question

14．某同學(xué)用重鍾做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．讓重錘從高處  由靜止開始下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

（1）圖1中圖乙（選填“甲”或“乙”）所示安裝方案更好一些，按此示意圖組裝實(shí)驗(yàn)器材；
（2）將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到交流（選填“直流”或“交流”）電源上；
（3）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中，所用電源的頻率為50Hz，重錘的質(zhì)量m=1.00kg，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)位置對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖2所示（圖中O是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D、E分別是以每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為計(jì)時(shí)單位取的計(jì)數(shù)點(diǎn)）．查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．根據(jù)紙帶求：（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
①重錘下落的加速度9.69m/s²
②重錘從起始下落至B時(shí)，減少的重力勢能為1.91J
③重錘下落到B時(shí)，動(dòng)能為1.88J．

Answer 1

分析 根據(jù)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理及實(shí)驗(yàn)方法選取合理的方案；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源；必須先接通電源后釋放紙帶．
該實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是在知道原理的情況下進(jìn)行驗(yàn)證，因此求出物體下落時(shí)重力勢能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等即可驗(yàn)證，但是由于存在誤差，物體下落時(shí)克服阻力做功，因此重力勢能的減小量略大于動(dòng)能的增加量，求物體下落的加速度時(shí)可以利用逐差即△x=aT²法進(jìn)行．

解答 解：（1）在用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”時(shí)，我們是利用自由下落的物體帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)求得動(dòng)能及變化的勢能；對于方案乙，能確保紙帶處于豎直面上，所以乙所示安裝方案更好一些．
（2）將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到交流電源；
（3）①每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為：T=0.04s，根據(jù)利用逐差△x=aT²有：
a=$\frac{0.497-0.280-（0.280-0.125）}{{（2×0.04）}^{2}}$=9.69 m/s²；
②重力勢能的減小量為：△E_P=mgh_OB=1×9.8×0.195=1.91 J
③B點(diǎn)時(shí)的速度為：v_B=$\frac{0.280-0.125}{2×0.04}$=1.94m/s，
重錘下落到B時(shí)，動(dòng)能為：E_K=$\frac{1}{2}×1×$（1.94）²=1.88 J
故答案為：（1）C；（2）交流；（2）①9.69；②1.91；③1.88

點(diǎn)評 通過該題理解驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)原理，提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，該題是考查基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的好題．