如图甲所示,用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱形棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之替代打点计时器,当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔

◎ 题目

如图甲所示,用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱形棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之替代打点计时器,当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒的线上画出记号如乙所示,设毛笔接触棒时得记号之间的距离依次为26.0mm、50.0 mm、74.0 mm、98.0 mm、122.0 mm、146.0 mm,已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样,由此验证机械能守恒定律,根据以上内容,可得:

小题1:毛笔画相邻两条线的时间间隔T = _______s.
小题2:根据乙图所给的数据,可知毛笔画下记号3时,圆柱棒下落的速度υ3 = ___m/s;画下记号6时,圆柱棒下落的速度υ6 = _____________m/s;记号3,6之间棒的动能的变化量为_____J ,重力势能的变化量为________J,由此可得出的结论是___________________________________(g =" 9.8" m/s2,且结果保留三位有效数),

◎ 答案


小题1:0.05
小题2:1.24,2.68,2.82,2.88,在误差允许的范围内机械能守恒

◎ 解析

分析:了解该实验装置的原理,它类似于打点计时器,蘸有颜料的毛笔随电动机转一圈就在圆柱棒面上的纸上画出记号,这就像打点计时器每隔一定时间就打一个点.数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样.
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.
解答:解:(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔为电动机的转动周期.
已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样,即每秒转20周,所以T=0.05s
(2)利用匀变速直线运动的推论,v3==1.24m/s,
v6==2.68m/s
3到6之间棒的动能的变化量为△EK=Ek6-Ek3=mv62-mv32="2.82" J
根据重力势能的定义式得:重力势能减小量△Ep=mgh=1.0×9.8×(0.122+0.098+0.074)J="2.94" J.
重力势能减小量略大于3、6之间棒的动能的变化量,所以在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒.
故答案为:(1)0.05 (2)1.24  2.68  2.82  2.94  在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒
点评:该实验装置是根据打点计时器的特点和实验原理进行设计新的实验.
数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样.
我们对于书本上的实验必须要掌握实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项,才能解决设计实验的问题.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示,用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱形棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之替代打点计时器,当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔…”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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