Question

18．某同學(xué)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，所用裝置如圖1所示．

（1）除交流電源外，還需要C．
A．彈簧秤         B．天平
C．刻度尺         D．秒表
（2）若重物的質(zhì)量m=1.00kg，如圖2為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開(kāi)始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)（其他點(diǎn)未畫(huà)出）．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．那么紙帶的左 端（選填“左”或“右’）與重物相連；
（3）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物重力勢(shì)能減少量△E_p=1.88 J，動(dòng)能增加量△E_k=1.84 J； （計(jì)算結(jié)果取3位有效數(shù)字）
（4）實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，重物的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
（2）根據(jù)紙帶運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)以及打點(diǎn)規(guī)律可明確開(kāi)始下落的位置；
（3）紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．
（4）根據(jù)減小的重力勢(shì)能和增加的動(dòng)能進(jìn)行分析，明確機(jī)械能是否守恒．

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離，故需要用到刻度尺；
（2）從紙帶上可以看出，越向右，兩點(diǎn)間的間距越大，則可以看出0點(diǎn)為打出來(lái)的第一個(gè)點(diǎn)，速度為0，重物自由下落，初速度為0．所以紙帶的左端應(yīng)與重物相連．
（3）重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.1920 J≈1.88J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{23.23-15.55}{2×0.02}$=192.0cm/s=1.92m/s
E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$×1.00×（1.92）²≈1.84 J
△E_k=E_kB-0=1.84 J
（4）由以上計(jì)算可知，在誤差允許范圍內(nèi)，重物的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）刻度尺； （2）左；（3）1.88； 1.84，誤差允許范圍內(nèi)，重物的機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，要注意掌握運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問(wèn)題，在重力勢(shì)能和動(dòng)能的計(jì)算中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．