题目

题型：不详难度：来源：

某同学利用如图1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______．
（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50Hz的交变电源，纸带打点如图2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v_B=______，重锤动能E_kB=______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）本实验要求采用打电计时器，而打点计时器采用的是交流电源，而本实验中采用了直流电源；
同时，由于加速度较大，故纸带应在1米左右，且应让重物紧靠打点计时器，而本实验中离打点计时器太远，故错误为：
①打点计时器接了直流电源；②重物离打点计时器太远；
（2）计数点A、B、C、D依次间隔一个点（图中未画出），所以相邻的计数点的时间间隔是T=0.04s
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小，因此有：
v_B=

xAC

tAC

=

1.254-0.314

2×0.04

=1.18m/s
E_kB=

1

2

mvB2=

1

2

×1×（1.18）²=0.690J
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△E_P=mgh=1×9.8×0.706=0.692J
由（1）（2）中数据可知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．
故答案为：（1）打点计时器接了直流电；重物离打点计时器太远．
（2）1.18；0.690J；0.692J；在误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒．