4.如圖1所示,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,用重物帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落,利用此裝置可“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”.
①已準(zhǔn)備的器材有:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、帶 鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物,此外還必需的器材是D(只有一個(gè)選項(xiàng)符合要求.填選項(xiàng)前的符號(hào)).
A.直流電源、天平及砝碼 B.直流電源、刻度尺
C.交流電源、天平及砝碼 D.交流電源、刻度尺
②安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶,如圖2所示(其中一段紙帶圖中未畫(huà)出).圖中O點(diǎn)為打出的起始點(diǎn),且速度為零. 選取在紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G作為計(jì)數(shù)點(diǎn).其中測(cè)出D、E、F點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離如圖所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T=0.02s.由此可計(jì)算出物體下落到E點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v
E=3.04m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).
③若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,代入圖3中所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,并將$\frac{1}{2}$v
E2與gh
2進(jìn)行比較(用題中所給字母表示),即可在誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證,從O點(diǎn)到E點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒.
④某同學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)不慎將紙帶前半部分損壞,找不到打出的起始點(diǎn)O了,如圖3所示.于是他利用剩余的紙帶進(jìn)行如下的測(cè)量:以A點(diǎn)為起點(diǎn),測(cè)量各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離h,計(jì)算出物體下落到各點(diǎn)的速度v,并作出v
2-h圖象.圖4中給出了a、b、c三條直線,他作出的圖象應(yīng)該是直線a;由圖象得出,A點(diǎn)到起始點(diǎn)O的距離為10.0cm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).
⑤某同學(xué)在家里做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示,用細(xì)線的一端系住一個(gè)較重的小鐵鎖(可看成質(zhì)點(diǎn)),另一端纏系在一支筆上,將筆放在水平桌面的邊上,用較重的書(shū)壓住.將鐵鎖拉至與桌面等高處(細(xì)線拉直),然后自由釋放.在筆的正下方某合適位置放一小刀,鐵鎖經(jīng)過(guò)時(shí),細(xì)線立即被割斷,鐵鎖繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),落在水平地面上.測(cè)得水平桌面高度為h,筆到鐵鎖的距離為l,筆到鐵鎖落地的水平距離為s.若滿足s
2=4l(h-l)(用l、h表示),即可驗(yàn)證鐵鎖從釋放至運(yùn)動(dòng)到筆的正下方的過(guò)程中機(jī)械能守恒.