Question

（1）將下列驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟按正確順序排列起來
A．選取一條紙帶，在這條紙帶上選定計(jì)數(shù)點(diǎn)．
B．將鐵架臺放在實(shí)驗(yàn)桌上，用附夾把打點(diǎn)計(jì)時器固定在鐵架臺上．
C．換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)．
D．量出從首點(diǎn)到各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，并算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的即時速度．
E．比較△E_K和△E_P在誤差允許范圍內(nèi)是否近似相等．
F．在重錘上夾持一紙帶，并將它從打點(diǎn)計(jì)時器的復(fù)寫紙下面穿過限位孔，手持紙帶保持豎直方向，接通電源后，松手讓重錘牽引紙帶下落，得到打點(diǎn)的紙帶．
G．計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)的動能增加量△E_K和勢能減小量△E_P
正確順序

 

（2）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg．實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，把第一個點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)．經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，重力勢能的減少量等于

 

J，動能的增加量等于

 

J（取3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）通過組裝器材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理的順序?qū)��?shí)驗(yàn)的步驟進(jìn)行排序．
（2）紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計(jì)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．

解答：解：（1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時先組裝器材，即：B．將鐵架臺放在實(shí)驗(yàn)桌上，用附夾把打點(diǎn)計(jì)時器固定在鐵架臺上；
然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即：F．在重錘上夾持一紙帶，并將它從打點(diǎn)計(jì)時器的復(fù)寫紙下面穿過限位孔，手持紙帶保持豎直方向，接通電源后，松手讓重錘牽引紙帶下落，得到打點(diǎn)的紙帶；
然后重復(fù)實(shí)驗(yàn)，即：C．換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)；
進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：先挑選紙帶，即：A．選取第1、2點(diǎn)的距離接近2mm的一條紙帶，在這條紙帶上選定計(jì)數(shù)點(diǎn)；然后進(jìn)行計(jì)算，即：D．量出從首點(diǎn)到各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，并算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的即時速度，G．計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)的動能增加量△E_K和勢能減小量△E_P；
最后根據(jù)數(shù)據(jù)處理得出結(jié)論：E．比較△E_K和△E_P在誤差允許范圍內(nèi)是否近似相等．
故順序?yàn)椋築FCADGE．
（2）重力勢能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×0.7776J=7.62J．
在勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的瞬時速度等于該過程中的平均速度，因此有：
v_C=

xBD

2T

=

0.8573-0.7018

2×0.02

≈3.89m/s
△E_k=

1

2

mv

2 C

=

1

2

×1×3.892=7.56J
故答案為：7.62、7.56．
故答案為：（1）正確的排序?yàn)椋築、F、C、A、D、G、E；
（2）7.62；7.56．

點(diǎn)評：正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．
解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，驗(yàn)證重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等．以及知道通過求某段時間內(nèi)的平均速度表示瞬時速度．
紙帶問題的處理時力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題，對于這類問題要熟練應(yīng)用運(yùn)動學(xué)規(guī)律和推論進(jìn)行求解，計(jì)算過程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．