Question

如圖為某同學(xué)“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題
（1）為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有______．
（填入正確選項前的字母）
A．米尺
B．秒表
C．0～12V的直流電源
D．0～12V的交流電源
（2）該同學(xué)在實驗中打出的一條紙帶如圖所示，其中A、B、C和D、E、F分別是在紙帶上不同位置連續(xù)選取的3個打印點（其他點未標(biāo)出）．用刻度尺量出AC、BE、DF的距離分別為x₁=3.84cm，x₂=40.01cm，x₃=11.80cm，重錘的質(zhì)量m=0.5kg，電源的頻率f=50Hz，重力加速度g取9.80m/s²．根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，重錘由B點運動到E點的過程中，重力勢能減少了______J，動能增加了______J．（保留三位有效數(shù)字）



（3）根據(jù)第（2）問的結(jié)果，可以得到的結(jié)論是：______
（4）實驗中誤差產(chǎn)生的原因有______．（至少寫出一個原因）

Answer 1

（1）打點計時器需接0～12V的交流電源，測量瞬時速度以及下降的距離需要米尺．打點計時器可以測量時間，不需要秒表．故選AD．
（2）重力勢能的減小量△E_p=mgx₂=0.5×9.8×0.4001J=1.96J．
B點的瞬時速度vB=

x1

2T

=

0.0384

0.04

m/s=0.96m/s，vE=

x3

2T

=

0.1180

0.04

m/s=2.95m/s，則動能的增加量△EK=

1

2

m(vE2-vB2)=

1

2

×0.5×(2.952-0.962)≈1.95J．
（3）結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘下落過程中減少的重力勢能等于它增加的動能．
（4）實驗產(chǎn)生誤差的原因是紙帶與打點計時器之間有摩擦．
故答案為：（1）AD         （2）1.96，1.95     
（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘下落過程中減少的重力勢能等于它增加的動能，或重錘在下落過程中的機械能守恒．               
（4）紙帶與打點計時器之間有摩擦，重錘下落過程中受到空氣阻力等．