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為六個計數點。根據以上數據，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存在關系式_________                _，即可驗證機械能守恒定律。（g="9.8" m/s²）


（2）該同學繼續根據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，發現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點是：                    。

Answer 1

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。

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存在關系式即可驗證機械能守恒定律．
（2）繼續根據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，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．