Question

（1）圖（a）為“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗裝置示意圖，現(xiàn)有的器材為：鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、直尺、帶鐵夾的重物．為完成本實驗，除了所給的器材，還需要4～6V

 

電源（填直流或交流）
（2）在實驗中，已知電磁打點計時器工作周期T=0.02S，自由下落的重物質(zhì)量m=2kg，如圖（b）所示為某同學(xué)實驗后選出的一條理想的紙帶，O點是打出的第一個點，A、B、C是在紙帶上取出的三個計數(shù)點，AB、BC間各有一個點未畫出．經(jīng)測得A、B、C三點到O點的距離分別為：S₁=12.9cm，S₂=20.5cm，S₃=28.9cm，g=10m/s²，完成以下問題：（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
①紙帶的

 

端與重錘連接（填左或右）．
②打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度v_B=

 

m/s．
③從起點O到打下計數(shù)點B的過程中，重力勢能的減少量△E_P=

 

J，此過程中物體動能的增量△E_K=

 

J．

Answer 1

分析：（1）電磁打點計時器的工作電源為低壓交流電源．
（2）①重物下落時，速度越來越快，相等時間內(nèi)的位移越來越大，根據(jù)該規(guī)律確定紙帶的哪一端與重物相連；②根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動中某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的瞬時速度；③求出B點速度，根據(jù)△Ek=

1

2

mv2從而得出動能的增加量，根據(jù)下落的高度求出重力做功，從而確定重力勢能的減小量．

解答：解：（1）根據(jù)打點計時器的構(gòu)造和工作原理可知，電磁打點計時器的工作電源為低壓交流電源．
（2））①從紙帶上可以看出0點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，所以應(yīng)該先打出0點，而與重物相連的紙帶在下端，應(yīng)該先打點．所以紙帶的左端應(yīng)與重物相連．
②AB、BC間各有一個點未畫出，所以相鄰的計數(shù)點的時間間隔是：t=2T=0.04s；
根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動中某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可得：
vB=

xAC

2T

=

s3-s1

2T

=

(28.9-12.9)×10-2m

2×0.04s

=2.0m/s
③重力勢能減小量：
△E_p=mgh=2×9.8×0.206 J=4.1J；
動能的增加量為：
△Ek=

1

2

mv2=

1

2

×2×22J=4.0J
故答案為：（1）交流；（2）①左，②2.0，③4.1，4.0．

點評：考查了驗證機(jī)械能守恒定律的原理及所需的儀器．運(yùn)用運(yùn)動學(xué)公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題，要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．