Question

某同學(xué)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：

（1）該同學(xué)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)情形如圖所示，接通電源釋放紙帶．請(qǐng)指出該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在的兩處明顯錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑孩賍_____；②______．
（2）該同學(xué)經(jīng)修改錯(cuò)誤并正確操作，讓質(zhì)量為1kg的重錘下落，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)過(guò)程，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源為頻率是50Hz的交變電源，紙帶打點(diǎn)如圖2所示．紙帶上O點(diǎn)為重錘自由下落時(shí)的打點(diǎn)起點(diǎn)（O、A間有點(diǎn)未畫(huà)出），選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D依次間隔一個(gè)點(diǎn)（圖中未畫(huà)出），各計(jì)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(jì)時(shí)器打下B點(diǎn)時(shí)，重錘速度v_B=______，重錘動(dòng)能E_kB=______從開(kāi)始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘勢(shì)能減少量為_(kāi)_____．由此可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：______．

Answer 1

（1）本實(shí)驗(yàn)要求采用打電計(jì)時(shí)器，而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是交流電源，而本實(shí)驗(yàn)中采用了直流電源；
同時(shí)，由于加速度較大，故紙帶應(yīng)在1米左右，且應(yīng)讓重物緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而本實(shí)驗(yàn)中離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)，故錯(cuò)誤為：
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電源；②重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)；
（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D依次間隔一個(gè)點(diǎn)（圖中未畫(huà)出），所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔是T=0.04s
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小等于該過(guò)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
從開(kāi)始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘勢(shì)能減少量為△E_P=mgh=1×9.8×0.706=0.692J
由（1）（2）中數(shù)據(jù)可知重錘動(dòng)能增加量近似等于重錘勢(shì)能減少量，即在誤差允許的范圍內(nèi)重錘下落過(guò)程機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電；重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)．
（2）1.18；0.690J；0.692J；在誤差允許的范圍內(nèi)重錘下落過(guò)程機(jī)械能守恒．