Question

某同學用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的頻率為50Hz交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。則：（1）該同學進行正確測量后挑選出一條點跡清晰的紙帶進行測量分析。如圖所示．其中O點為起始點，A、B、C、D、E、F為六個計數(shù)點。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，當打B點時重錘的速度_________m/s，計算出該對應的V²/2=_______ m²/s²，gh=_______m²/s²，可認為在誤差范圍內(nèi)存在關(guān)系式_________                 _，即可驗證機械能守恒定律。（g=9.8 m/s²）

（2）該同學繼續(xù)根據(jù)紙帶算出各點的速度V，量出下落距離h，并以V²/2為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象，應是圖中的_______。

（3）他進一步分析，發(fā)現(xiàn)本實驗存在較大誤差。為此設計出用如圖所示的 實驗裝置來驗證機械能守恒定律。通過電磁鐵控制的小鐵球從A點自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門B時，通過與之相連的毫秒計時器（圖中未畫出）記錄擋光時間t，用毫米刻度尺測出AB之間的距離h，用游標卡尺測得小鐵球的直徑d。重力加速度為g。實驗前應調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束。小鐵球通過光電門時的瞬時速度  V=            。如果d、t、h、g存在關(guān)系式                              ，也可驗證機械能守恒定律。

（4）比較兩個方案，改進后的方案相比原方案的最主要的優(yōu)點是：                     。

 

 

Answer 1

【答案】

 1）1.84、1.69、1.74、 ； （2）C；   （3），   

（4） 沒有紙帶與打點計時器間的摩擦影響，提高了測量的精確程度，實驗誤差減小了。

【解析】

試題分析: （1）勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，由此可以求出B點的速度大小為：vB==1.84m/s，對應的v2=1.69 m2/s2，gh=1.74m2/s2，可認為在誤差范圍內(nèi)存在關(guān)系式即可驗證機械能守恒定律．

（2）繼續(xù)根據(jù)紙帶算出各點的速度v，量出下落距離h，并以縱軸、以h為橫軸畫出的圖象，

根據(jù)，所以應是圖中的C．

（3）光電門測速度的原理是用平均速度代替瞬時速度，因此有：v=由于，所以

(4)比較兩個方案，改進后的方案相比原方案的最主要的優(yōu)點是：沒有紙帶與打點計時器間的摩擦影響，提高了測量的精確程度，實驗誤差減小了．

考點： 驗證機械能守恒定律