Question

4．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中
（1）紙帶將被釋放瞬間的四中情景如照片所示，其中操作最規(guī)范的是D．

（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.8m/s²，實(shí)驗(yàn)選用的重錘質(zhì)量為0.5kg，從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶，此紙帶第1、2點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm．拖紙帶連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D至第1點(diǎn)O的距離如圖所示，則重錘從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能減少5.50mJ．重錘經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度為3.3m/s，其動(dòng)能增加5.45mJ．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度．從而求出動(dòng)能．
根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)讓重物緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，手拉著紙帶的上方，保持紙帶豎直，由靜止釋放；故符合要求的只有D；
（2）實(shí)驗(yàn)中重物靜止釋放，它的運(yùn)動(dòng)可以看成是自由落體運(yùn)動(dòng)．
此紙帶第1、2點(diǎn)間的距離大約等于：h=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}×10×（0.02）^{2}$=1.96mm，所以我們可以認(rèn)為紙帶第1、2點(diǎn)間的距離方接近2mm．
重力勢(shì)能減小量為：△E_p=mgh=9.8×0.561m J=5.50m J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論v=$\overline{v}$
v_C=$\frac{{X}_{BD}}{2t}$=$\frac{0.628-0.496}{2×0.02}$=3.3m/s
E_kC=$\frac{1}{2}$mv_C²=$\frac{1}{2}$m×3.3²=5.45m  J
重力勢(shì)能減少與動(dòng)能增加不相等，可能原因是：紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦阻力，或有空氣阻力．
故答案為：（1）D；（2）2mm； 5.50m；3.3； 5.45m．

點(diǎn)評(píng) 紙帶問(wèn)題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題，我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．