下图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、导线、开关。回答下列问题:(1)为完成此实验,除了所给的器

◎ 题目

下图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器   材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、导线、开关。回答下列问题:

(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有        。(填入正确选项前的字母)
A.秒表                    B.刻度尺
C.0~6V的交流电源        D.0~6V的直流电源
(2)实验中误差产生的原因有               、              。(写出两个原因)
(3)若已知打点计时器的电源频率为50Hz、当地的重力加速度为g=9.80m/s2,重物质量为m kg,实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,其中O为第一个点,A、B、C为另外3个连续点,由图中数据,可知重物由0点运动到B点重力势能减少量=         J,动能增量=         J,得出的结论是             。(计算结果保留三位有效数字)

◎ 答案

(1) BC  
  (2)纸带与打点计时器之间有摩擦阻力;刻度尺测量下落高度时有误差
(3)7.62m;7.59m;在误差允许的范围内,物体的机械能守恒。

◎ 解析


分析:(1)解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.
(2)只要涉及到数据的测量就有一定有偶然误差产生,同时该实验中由于不可避免的存在摩擦阻力,因此会有误差产生;
(3)纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度,从而求出动能.根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.
解:(1)通过打点计时器计算时间,故不需要秒表,打点计时器应该与交流电源连接,需要刻度尺测量纸带上两点间的距离,故AD错误,BC正确.
故选BC.
(2)只要涉及到数据的测量就有一定有偶然误差产生,同时该实验中由于不可避免的存在摩擦阻力,因此会有误差产生,故产生误差的原因可能有:纸带与打点计时器之间有摩擦阻力,刻度尺测量下落高度时有误差.
故答案为:纸带与打点计时器之间有摩擦阻力,刻度尺测量下落高度时有误差.
(3)重力势能的减小量等于重力所做功,故可知重物由0点运动到B点重力势能减少量△EP=mgh=0.776×9.80m=7.62mJ;
根据匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有:
vB===3.895m/s
动能增量为:
△Ek=mv=7.59mJ
由计算可知,动能的增量和重力势能的减小量基本相等,故在误差允许的范围内,物体的机械能守恒.
故答案为:7.62m;7.59m;在误差允许的范围内,物体的机械能守恒.

◎ 知识点

    专家分析,试题“下图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、导线、开关。回答下列问题:(1)为完成此实验,除了所给的器…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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