Question

用如圖實驗裝置驗證m₁、m₂組成的系統機械能守恒。m₂從高處由靜止開始下落，m₁上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。下圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數點間還有4個點（圖中未標出），計數點間的距離如圖所示。已知m₁＝50g、m₂＝150g，則（g取9.8m/s²，所有結果均保留三位有效數字）。

（1）在紙帶上打下計數點5時的速度v₅＝________m/s；
（2）在打點0～5過程中系統動能的增量ΔE_k＝________J，系統勢能的減少量ΔE_p＝________J；
（3）若某同學作出 －h圖象如圖，則當地的重力加速度g=________m/s²。

Answer 1

（1）2.40    （2）0.576   0.588    （3）9.70

解析試題分析：（1）打點計時器所接電源為頻率是50 Hz的交變電源，每相鄰兩計數點間還有4個點（圖中未標出），所以相鄰的計數點的時間間隔是。根據勻變速直線運動的規律：某段時間內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：
（2）根據動能的定義得：系統動能的增量，從開始下落算起，打點計時器記錄5點時，系統勢能的減少量為
（3）根據機械能守恒定律得：，整理得：
由圖象知：，解得：
考點：本題考查驗證機械能守恒定律，意在考查考生對打點計時器的應用、實驗原理、實驗步驟和數據處理方法的理解和掌握。