Question

某同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置來驗證機(jī)械能守恒定律：

（1）該同學(xué)開始實驗時情形如圖所示，接通電源釋放紙帶。請指出該同學(xué)在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑?br />①       ；②       。
（2）該同學(xué)經(jīng)修改錯誤并正確操作, 讓質(zhì)量為1kg的重錘下落，通過打點(diǎn)計時器在紙帶上記錄運(yùn)動過程，打點(diǎn)計時器所接電源為頻率是50 Hz的交變電源，紙帶打點(diǎn)如下圖所示．

紙帶上O點(diǎn)為重錘自由下落時的打點(diǎn)起點(diǎn)（O、A間有點(diǎn)未畫出），選取的計數(shù)點(diǎn)A、B、C、D依次間隔一個點(diǎn)（圖中未畫出），各計數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)距離如圖所示，單位為mm，重力加速度為9.8m/s²，則：（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
根據(jù)紙帶，打點(diǎn)計時器打下B點(diǎn)時，重錘速度v_B＝       ，重錘動能E_kB＝       從開始下落算起，打點(diǎn)計時器記錄B點(diǎn)時，重錘勢能減少量為      ．由此可以得到的實驗結(jié)論是：         ．

Answer 1

（1） ①打點(diǎn)計時器接了直流電；　②重錘離打點(diǎn)計時器太遠(yuǎn)
（2）1.18m/s    0.690J   0.692J  在實驗誤差充許的范圍內(nèi)重錘下落過程機(jī)械能守恒

試題分析：（1）本實驗使用的是打點(diǎn)計時器，根據(jù)打點(diǎn)計時器的工作原理，必須使用交流電源，而該同學(xué)采用的是直流電源；紙帶總長約1米左右，且盡可能在紙帶上多打一些點(diǎn)，所以應(yīng)讓重物緊靠打點(diǎn)計時器，而該同學(xué)將重物放的位置離打點(diǎn)計時器太遠(yuǎn)，故該同學(xué)在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當(dāng)?shù)牡胤绞牵孩俅螯c(diǎn)計時器接了直流電；　②重物離打點(diǎn)計時器太遠(yuǎn)。
（2） 打點(diǎn)計時器所接電源為頻率是50 Hz的交變電源，選取的計數(shù)點(diǎn)A、B、C、D依次間隔一個點(diǎn)，所以相鄰的計數(shù)點(diǎn)的時間間隔是。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律：某段時間內(nèi)的平均速度大小等于這段時間中間時刻的瞬時速度大小，則有：

根據(jù)動能的定義得：，從開始下落算起，打點(diǎn)計時器記錄B點(diǎn)時，重錘勢能減少量為
從前面的計算可以看出重錘動能增加量近似等于重錘勢能減少量，即在誤差允許的范圍內(nèi)重錘下落過程機(jī)械能守恒。