Question

【題目】如圖所示是利用自由落體運(yùn)動進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，所用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50Hz的交流電.

(1)甲同學(xué)按照正確的實(shí)驗(yàn)步驟操作后，選出一條紙帶如圖所示，其中O點(diǎn)為重物剛要下落時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺測得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)。已知重物的質(zhì)量為1.00kg，取g =9.80m/s2 。在OB段運(yùn)動過程中，重物重力勢能的減少量ΔEp=_________J；重物的動能增加量ΔEk=___________J（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）。

(2)該實(shí)驗(yàn)沒有考慮各種阻力的影響，這屬于本實(shí)驗(yàn)的___________誤差（選填“偶然”或“系統(tǒng)”）。由此看，甲同學(xué)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果比較合理的應(yīng)當(dāng)是ΔEp________ΔEk（選填“大于”、“等于”或“小于”）。

(3)乙同學(xué)想利用該實(shí)驗(yàn)裝置測定當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度。他打出了一條紙帶后，利用紙帶測量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以為縱軸畫出了如圖所示的圖線.由于圖線沒有過原點(diǎn)，他又檢查了幾遍，發(fā)現(xiàn)測量和計(jì)算都沒有出現(xiàn)問題，其原因可能是：____________.

(4)乙同學(xué)測出該圖線的斜率為k，則當(dāng)?shù)刂亓�加速度的測量值g ____ k（選填“大于”、“等于”或“小于”）。

Answer 1

【答案】1.82 1.71 系統(tǒng) 大于 先釋放重物再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（或：紙帶打出第一個(gè)點(diǎn)時(shí)初速度不為零） 等于

【解析】

(1)根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，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，從而得出動能的增加量．(2)根據(jù)系統(tǒng)誤差和偶然誤差的定義判斷本實(shí)驗(yàn)中阻力屬于哪種誤差．(3)根據(jù)下落高度為零時(shí)，物體速度不為零，分析圖線不過原點(diǎn)的原因．結(jié)合機(jī)械能守恒得的表達(dá)式，從而得出圖線斜率的含義．

(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為0.02s,在OB段運(yùn)動過程中，重物重力勢能的減少量為：△Ep=mghOB=1×9.8×0.1860J≈1.82J；B點(diǎn)的速度為：,則動能的增加量為：.

(2)各種阻力是不可避免的，這屬于系統(tǒng)誤差；

(3)從圖象中可以看出，當(dāng)物體下落的高度為0時(shí)，物體的速度不為0，說明了操作中先釋放重物，再接通（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）電源．若沒有阻力，根據(jù)機(jī)械能守恒知：，則，斜率k=g．