Question

17．若打点计时器固定在铁架台上，让重锤带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以验证机械能守恒定律．实验中，纸带上打出了一系列的点如图所示，相邻计数点时时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s²．
（1）有以下器材：带铁夹的重锤，打点计时器，固定计时器用的夹子、铁架台、纸带，复写纸片（或墨盘）、导线，还缺少的器材是交流电源、毫米刻度尺．
（2）打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=0.97m/s（保留两位有效数字）．
（3）从点O到打下计数点B的过程中，物体重力势能的减小量△E_P=0.48mJ．动能的增加量△E_K=0.47mJ．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 通过实验的原理出发，确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材；
在纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能；根据重力做功的表达式可求得重力势能的减小量．

解答 解：（1）该实验中，要使用打点计时器，故需要交流电源； 同时要用刻度尺测量下落的位移，故需要毫米刻度尺．
（2）利用匀变速直线运动的推论${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{0.0702-0.0313}{2×0.02}$=0.97m/s
（3）从点O到打下计数点B的过程中，物体重力势能的减少量△E_p=mgh=0.2×9.8×0.0486J=0.48mJ．
动能的增加量△E_k=E_kB=$\frac{1}{2}$mv_B²=$\frac{1}{2}$m×（0.97）²=0.47mJ
故答案为：（1）交流电源、毫米刻度尺．（2）0.97m/s；0.48m；0.47m；

点评 正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据等，会起到事半功倍的效果．本题还要注意单位的换算和有效数字的保留．