Question

如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物；蘸有顏料的毛筆固定在電動機(jī)的飛輪上并隨之勻速轉(zhuǎn)動，以替代打點(diǎn)計時器．燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號．如圖乙所示．設(shè)毛筆接觸棒時不影響棒的運(yùn)動，測得記號之間的距離依次為26.0 mm、50.0 mm、74.0mm、98.0 mm、122.0 mm、146.0 mm，由此可驗證機(jī)械能守恒定律．已知電動機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣．根據(jù)以上內(nèi)容回答下列問題．

(1)毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T=        s．

(2)根據(jù)圖乙所給的數(shù)據(jù)可知：毛筆畫下記號“3”時，圓柱棒下落的速度        ；畫下記號“6”時，圓柱棒下落的速度         ；在毛筆畫下記號“3到畫下記號“6”的這段時間內(nèi)，棒的動能的增加量為         J，重力勢能的減少量為         J．由此可得出的結(jié)論是：           ．(g=，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

 

Answer 1

【答案】

（1）0.05     （2）1.24    2.68    2.82     2.88 

在實驗誤差允許范圍內(nèi)，圓柱棒下落過程中機(jī)械能守恒

【解析】

試題分析：了解該實驗裝置的原理，它類似于打點(diǎn)計時器，蘸有顏料的毛筆隨電動機(jī)轉(zhuǎn)一圈就在圓柱棒面上的紙上畫出記號，這就像打點(diǎn)計時器每隔一定時間就打一個點(diǎn)．?dāng)?shù)據(jù)的處理思路與打點(diǎn)計時器打出來的紙帶處理一樣．利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計算出打出某點(diǎn)時紙帶運(yùn)動的瞬時速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

（1）     毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔為電動機(jī)的轉(zhuǎn)動周期．

（2）     已知電動機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣，即每秒轉(zhuǎn)20周，所以T=0.05s

（3）     利用勻變速直線運(yùn)動的推論

3到6之間棒的動能的變化量為

根據(jù)重力勢能的定義式得：

重力勢能減小量．

重力勢能減小量略大于3、6之間棒的動能的變化量，所以在誤差允許范圍內(nèi)圓柱下落過程中機(jī)械能守恒．

考點(diǎn)：考查了驗證機(jī)械能守恒定律的創(chuàng)新實驗

點(diǎn)評：該實驗裝置是根據(jù)打點(diǎn)計時器的特點(diǎn)和實驗原理進(jìn)行設(shè)計新的實驗．?dāng)?shù)據(jù)的處理思路與打點(diǎn)計時器打出來的紙帶處理一樣．我們對于書本上的實驗必須要掌握實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，才能解決設(shè)計實驗的問題．