Question

（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器所用電源頻率為50Hz，當地重力加速度的值為9.80m/s²，測得所用重物的質量為1.00kg．若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量，圖1中各個相鄰的計數點間還有一個點沒有畫出來，測量得A、B、C三個計數點到第一個點O的距離如圖所示，單位均是cm，那么（計算
結果均保留三位有效數字）：

①紙帶的______端與重物相連（填左或右）；
②打點計時器打下計數點B時，物體的速度v_B=______
③從起點D到打下計數點B的過程中重力勢能減
少量是△E_p=______，此過程中物體動能的增加量是△E_k=______；
④通過計算，數值上△E_P______△E_K（填“＞”“=”或“＜”）
⑤實驗的結論是______
（2）利用如圖2所示的裝置可以探究系統機械能守恒，在滑塊B上安裝寬度為L（較小）的遮光板（遮光板質量忽略不計），把滑塊B放在水平放置的氣墊導軌上，通過跨過定滑輪的繩與鉤碼A相連，連接好光電門與數字毫秒計，兩光電門間距離用S表示．數字毫秒計能夠記錄滑塊先后通過兩個光電門的時間△t₁、△t₂，當地的重力加速度為g．請分析回答下列問題
①為完成驗證機械能守恒的實驗，除了上面提到的相關物理量之外，還需要測量的量有______（均用字母符號表示，并寫清每個符號表示的物理意義）
②滑塊先后通過兩個光電門時的瞬時速度V₁=______、V₂=______ （用題中已給或所測的物理量符號來表示）．
③在本實驗中，驗證機械能守恒的表達式為：______（用題中已給或所測的物理量符號來表示）．

Answer 1

【答案】分析：（1）通過相等時間間隔內位移的變化判斷紙帶的哪一端與重物相連．根據下降的高度求出重力勢能的減小量；根據某段時間內平均速度等于中間時間的瞬時速度求出B點的瞬時速度，從而求出動能的變化量．
（2）根據極短時間內的平均速度表示瞬時速度求出滑塊先后通過兩個光電門的瞬時速度．抓住系統重力勢能的減小量等于系統動能的增加量列出表達式．
解答：解：（1）①重物在開始下落時速度較慢，在紙帶上打的點較密，越往后，物體下落得越快，紙帶上的點越稀．所以，紙帶上靠近重物的一端的點較密，因此紙帶的左端與重物相連．
②B點的瞬時速度等于AC段的平均速度，則．
③從起點O到打下計數點B的過程中重力勢能減少量是△E_p=mgh=1×9.8×0.1205J≈1.18J．此過程中物體動能的增加量是△E_k=．
④通過計算知數值上△E_P＞△E_K．
⑤實驗的結論是在誤差允許的范圍內機械能守恒．
（2）滑塊先后通過兩個光電門時的瞬時速度，．
系統重力勢能的減小量為M_AgS，系統動能增加量為．
則驗證的表達式為+M_B）．
根據表達式知還需測量的物理量為鉤碼與滑塊的質量分別為M_A、M_B．
故答案為：（1）①左②1.50m/s③1.18J，1.13J  ④在誤差允許的范圍內機械能守恒．
（2）、、+M_B）．
點評：解決本題的關鍵掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解加速度和瞬時速度．