在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為m 的重錘自由下落,在紙帶上打出了一系列的點(diǎn),如圖所示,相鄰記數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s,長度單位是cm,g取9.8m/s2.求:

(1)該實(shí)驗(yàn)所需器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物,此外還需
D
D
(填字母代號)中的器材.
A.直流電源、天平及砝碼                 B.直流電源、毫米刻度尺
C.交流電源、天平及砝碼                 D.交流電源、毫米刻度尺
(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下記數(shù)點(diǎn)B時(shí),物體的速度VB=
0.96
0.96
 m/s(保留兩位有效數(shù)字);
(3)從點(diǎn)O到打下記數(shù)點(diǎn)B的過程中,物體重力勢能的減小量△EP=
0.47m
0.47m
 J,動能的增加量△EK=
0.46m
0.46m
  J(保留兩位有效數(shù)字);
(4)根據(jù)題中提供的條件,可求出重錘實(shí)際下落的加速度a=
9.5
9.5
 m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)
(5)即使在實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范,數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理很準(zhǔn)確的前提下,該實(shí)驗(yàn)測得的△EP 也一定略大于△EK,這是實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果,試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因?yàn)?!--BA-->
重錘和紙帶都受到阻力的作用,因此機(jī)械能有損失
重錘和紙帶都受到阻力的作用,因此機(jī)械能有損失
分析:(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是利用交流電的電流隨時(shí)間周期性變化而設(shè)計(jì)的,需要刻度尺測量長度,機(jī)械能守恒式mgh=
1
2
mv 
中m可以約去,可以不測量;
(2)根據(jù)平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求解B點(diǎn)速度;
(3)根據(jù)△EP=mghB求解重力勢能的減小量,根據(jù),△EK=
1
2
mvB2求解動能的增加量;
(4)勻變速直線運(yùn)動中,在相等的時(shí)間間隔T內(nèi)位移的差值是個(gè)定值:△x=aT2,根據(jù)該推論式求解加速度;
(5)由于阻力的作用,重力勢能的減小量略大于動能的增加量.
解答:解:(1)試驗(yàn)中,不需要知道m(xù)的大小,所以不需要天平,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電,需要刻度尺測量長度,故選D;
(2)在勻加速直線運(yùn)動中,平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,故:
vB=
(6.91-3.07)×10-2m
0.02s×2
=0.96m/s;
(3)重力勢能的減小量△Ep=mghB=0.47m(J)
△EK=
1
2
mvB2=0.46m(J);
(4)勻變速直線運(yùn)動中,在相等的時(shí)間間隔T內(nèi)位移的差值是個(gè)定值:△x=aT2,
帶入數(shù)據(jù):△x=(6.91-4.08)×10-2m-(4.80-3.07)×10-2m,T=0.02s,得a=9.5m/s2;
(5)重錘和紙帶都受到空氣阻力和紙帶運(yùn)動過程中的摩擦力的作用,因此機(jī)械能有損失.
故答案為:(1)D;(2)0.96;(3)0.47m,0.46m;(4)9.5;(5)重錘和紙帶都受到阻力的作用,因此機(jī)械能有損失.
點(diǎn)評:本題關(guān)鍵是明確勻變速直線運(yùn)動的幾個(gè)重要推論:平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度;在相等的時(shí)間間隔T內(nèi)位移的差值是個(gè)定值:△x=aT2;同時(shí)結(jié)合動能和勢能的定義式列式分析,不難.
練習(xí)冊系列答案
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下列有關(guān)高中物理實(shí)驗(yàn)的描述中,正確的是( 。

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電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)裝置,請根據(jù)以下電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的相關(guān)實(shí)驗(yàn)回答下列問題:
在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量
m=lkg的重錘自由下落,在紙帶上打出一系列的點(diǎn),如圖所示,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s,長度單位為cm,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2:那么:
①紙帶的
端與重物相連(填“左”或“右”).
②從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中,重力勢能的減小量為△EP=
0.47
0.47
J,物體動能的增加量AEk=
0.46
0.46
  J.(計(jì)算結(jié)果取兩位有效數(shù)字)

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在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,把質(zhì)量為50g的鉤碼固定在紙帶下端,讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,接通電源,松開紙帶,讓鉤碼自由下落,在紙帶上打下一系列的點(diǎn),用刻度尺測量起點(diǎn)O到各點(diǎn)的距離,并知道交流電源的頻率為50Hz,空氣阻力不可忽略.由上述數(shù)據(jù),在此實(shí)驗(yàn)中可以做到
BC
BC

A.測出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊木_值         B.計(jì)算出紙帶上某點(diǎn)對應(yīng)的鉤碼的動能
C.計(jì)算鉤碼在下落過程中受到的合外力    D.準(zhǔn)確地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.

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在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz,若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測量,量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)的距離如圖所示.
①紙帶的
(選填:左、右)端與重物相連.
②選擇紙帶時(shí),要求打出的第1、2兩點(diǎn)間距約為2mm,其理由是重物的運(yùn)動可視為
自由落體運(yùn)動
自由落體運(yùn)動
運(yùn)動.
③打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí),物體的速度VB=
0.98m/s
0.98m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中,
(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源相接,圖甲中接線正確的是
 
(填“A”或“B”);
(2)已知重錘質(zhì)量為m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,經(jīng)正確操作后獲得的一條紙帶如圖乙所示,x1、x2、x3…x7、x8為各個(gè)點(diǎn)跡的坐標(biāo),請寫出從計(jì)數(shù)點(diǎn)C到計(jì)數(shù)點(diǎn)D兩點(diǎn)間對應(yīng)運(yùn)動過程中重錘m的動能變化量的表達(dá)式
 
,勢能變化量的表達(dá)式
 
;
(3)比較重錘m動能變化量和勢能變化量會得出什么結(jié)果?產(chǎn)生的原因是什么?
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