Question

某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的频率为50Hz交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。则：（1）该同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析。如图所示．其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点。根据以上数据，当打B点时重锤的速度_________m/s，计算出该对应的V²/2="_______" m²/s²，gh=_______m²/s²，可认为在误差范围内存在关系式_________                _，即可验证机械能守恒定律。（g="9.8" m/s²）


（2）该同学继续根据纸带算出各点的速度V，量出下落距离h，并以V²/2为纵轴、以h为横轴画出的图象，应是图中的_______。

（3）他进一步分析，发现本实验存在较大误差。为此设计出用如图所示的 实验装置来验证机械能守恒定律。通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画出）记录挡光时间t，用毫米刻度尺测出AB之间的距离h，用游标卡尺测得小铁球的直径d。重力加速度为g。实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。小铁球通过光电门时的瞬时速度  V=           。如果d、t、h、g存在关系式                             ，也可验证机械能守恒定律。
（4）比较两个方案，改进后的方案相比原方案的最主要的优点是：                    。

Answer 1

1）1.84、1.69、1.74、 ； （2）C；  （3），   
（4） 没有纸带与打点计时器间的摩擦影响，提高了测量的精确程度，实验误差减小了。

试题分析: （1）匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出B点的速度大小为：vB==1.84m/s，对应的v2="1.69" m2/s2，gh=1.74m2/s2，可认为在误差范围内存在关系式即可验证机械能守恒定律．
（2）继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以纵轴、以h为横轴画出的图象，
根据，所以应是图中的C．
（3）光电门测速度的原理是用平均速度代替瞬时速度，因此有：v=由于，所以
(4)比较两个方案，改进后的方案相比原方案的最主要的优点是：没有纸带与打点计时器间的摩擦影响，提高了测量的精确程度，实验误差减小了．