Question

電磁打點計時器是一種計時裝置，請根據電磁打點計時器的相關實驗回答下列問題：
（1）在驗證機械能守恒定律的實驗中，質量m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖所示，（相鄰計數點的時間間隔為0.02s），單位：cm，g=10m/s²．那么：
①紙帶的

 

端與重物相連．（填“左”或“右”）
②從起點O到打下計數點B的過程中，重力勢能的減小量△E_P=

 

，物體動能的增加量△E _K=

 

．（取三位有效數字）
③通過計算，數值△E_P 與△E _K并不相等，這是因為

 

．
（2）某同學在測定勻變速直線運動的加速度時，得到了幾條較為理想的紙帶．他已在每條紙帶上按每5個點取好計數點，即兩計數點之間的時間間隔為0.1s，依打點先后編為0、1、2、3、4、5．由于不小心，幾條紙帶都被撕斷了，如圖所示，請根據給出的A、B、C、D四段紙帶回答
①B、C、D三段中選出從紙帶A上撕下的那段應該是

 

．

②打A紙帶時，物體的加速度大小是

 

m/s²．（取三位有效數字）

Answer 1

分析：紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．
利用勻變速直線運動的推論求解加速度和速度．

解答：解：（1）①從紙帶上可以看出0點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，所以應該先打出0點，而與重物相連的紙帶在下端，應該先打點．所以紙帶的左端應與重物相連．
②重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.0501J=0.501 J．
利用勻變速直線運動的推論：vB=

XAC

tAC

=

(7.06-3.14)-3.14

2×0.02

=0.98m/s
EkB=

1

2

m

v

2 B

=0.480  J．
③通過計算可知動能的增加量小于重力勢能的減小量，其原因是物體在下落過程中克服摩擦阻力做功，導致重力勢能沒有完全轉化為動能
（2）①根據勻變速直線運動的特點（相鄰的時間間隔位移之差相等）得出：
x₄₅-x₃₄=x₃₄-x₂₃=x₂₃-x₁₂=x₁₂-x₀₁
所以屬于紙帶A的是C圖．
②根據運動學公式△x=at²得：a=

△x

t2

=0.600m/s²．
故答案為：（1）①左； ②0.501J；0.480J；③下落過程中受阻力．
（2）①C；②0.600；

點評：運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規問題．
要注意單位的換算和有效數字的保留．