Question

5．在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接的為4-6V低壓交流電源（填“交流”或“直流”），頻率為50Hz，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測(cè)量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示（圖中O是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D、E分別是以每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為計(jì)時(shí)單位取的計(jì)數(shù)點(diǎn)）．則A、B、C、D、E、F相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s，查得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．我們可以根據(jù)紙帶求出重錘下落的加速度為9.69m/s²；若重錘質(zhì)量為m，則重錘從起始下落至B時(shí)，減少的重力勢(shì)能為1.91mJ，重錘下落到B時(shí)，動(dòng)能為1.88mJ，得出的結(jié)論是在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢(shì)能的減少等于其動(dòng)能的增加，機(jī)械能守恒．產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過(guò)程中受到阻力的作用．

Answer 1

分析 根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用逐差法求出重錘下落的加速度．根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出B點(diǎn)的動(dòng)能．根據(jù)能量守恒分析誤差產(chǎn)生的原因．

解答 解：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接的為4-6V低壓交流電源．A、B、C、D、E分別是以每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為計(jì)時(shí)單位取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，可知A、B、C、D、E、F相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s．
根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{（0.4970-0.2800）-（0.2800-0.1250）}{4×0.0{4}^{2}}$=9.69m/s²．
重錘從起始下落至B時(shí)，減少的重力勢(shì)能E_p=mgh=m×9.80×0.2800J=1.91mJ，B點(diǎn)的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.2800-0.1250}{0.08}m/s$=1.9375m/s，則B點(diǎn)的動(dòng)能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×m×1.937{5}^{2}$≈1.88mJ，可知在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢(shì)能的減少等于其動(dòng)能的增加，機(jī)械能守恒．
產(chǎn)生誤差的原因是重錘下落過(guò)程中受到阻力的作用．
故答案為：交流； 0.04； 9.69；1.91m； 1.88m；在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢(shì)能的減少等于其動(dòng)能的增加，機(jī)械能守恒；產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過(guò)程中受到阻力的作用（空氣阻力．紙帶與限位孔之間的摩擦阻力及打點(diǎn)時(shí)的阻力）

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理和誤差產(chǎn)生的原因，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求解重力勢(shì)能的減小量．