某同学利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律:(1)该同学开始实验时情形如图所示,接通电源释放纸带。请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:①;②。

◎ 题目

某同学利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律:

(1)该同学开始实验时情形如图所示,接通电源释放纸带。请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:
       ;②       
(2)该同学经修改错误并正确操作, 让质量为1kg的重锤下落,通过打点计时器在纸带上记录运动过程,打点计时器所接电源为频率是50 Hz的交变电源,纸带打点如下图所示.

纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点(O、A间有点未画出),选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点(图中未画出),各计数点与O点距离如图所示,单位为mm,重力加速度为9.8m/s2,则:(结果保留三位有效数字)
根据纸带,打点计时器打下B点时,重锤速度vB       ,重锤动能EkB       从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为      .由此可以得到的实验结论是:         

◎ 答案

(1) ①打点计时器接了直流电; ②重锤离打点计时器太远
(2)1.18m/s    0.690J   0.692J  在实验误差充许的范围内重锤下落过程机械能守恒

◎ 解析


试题分析:(1)本实验使用的是打点计时器,根据打点计时器的工作原理,必须使用交流电源,而该同学采用的是直流电源;纸带总长约1米左右,且尽可能在纸带上多打一些点,所以应让重物紧靠打点计时器,而该同学将重物放的位置离打点计时器太远,故该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是:①打点计时器接了直流电; ②重物离打点计时器太远。
(2) 打点计时器所接电源为频率是50 Hz的交变电源,选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点,所以相邻的计数点的时间间隔是。根据匀变速直线运动的规律:某段时间内的平均速度大小等于这段时间中间时刻的瞬时速度大小,则有:

根据动能的定义得:,从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为
从前面的计算可以看出重锤动能增加量近似等于重锤势能减少量,即在误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒。

◎ 知识点

    专家分析,试题“某同学利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律:(1)该同学开始实验时情形如图所示,接通电源释放纸带。请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:①;②。…”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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