Question

某同學利用如圖1所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律：

（1）該同學開始實驗時情形如圖所示，接通電源釋放紙帶．請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當的地方：①______；②______．
（2）該同學經修改錯誤并正確操作，讓質量為1kg的重錘下落，通過打點計時器在紙帶上記錄運動過程，打點計時器所接電源為頻率是50Hz的交變電源，紙帶打點如圖2所示．紙帶上O點為重錘自由下落時的打點起點（O、A間有點未畫出），選取的計數點A、B、C、D依次間隔一個點（圖中未畫出），各計數點與O點距離如圖所示，單位為mm，重力加速度為9.8m/s²，則：（結果保留三位有效數字）根據紙帶，打點計時器打下B點時，重錘速度v_B=______，重錘動能E_kB=______從開始下落算起，打點計時器記錄B點時，重錘勢能減少量為______．由此可以得到的實驗結論是：______．

Answer 1

（1）本實驗要求采用打電計時器，而打點計時器采用的是交流電源，而本實驗中采用了直流電源；
同時，由于加速度較大，故紙帶應在1米左右，且應讓重物緊靠打點計時器，而本實驗中離打點計時器太遠，故錯誤為：
①打點計時器接了直流電源；②重物離打點計時器太遠；
（2）計數點A、B、C、D依次間隔一個點（圖中未畫出），所以相鄰的計數點的時間間隔是T=0.04s
根據勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度大小等于該過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
從開始下落算起，打點計時器記錄B點時，重錘勢能減少量為△E_P=mgh=1×9.8×0.706=0.692J
由（1）（2）中數據可知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重錘下落過程機械能守恒．
故答案為：（1）打點計時器接了直流電；重物離打點計時器太遠．
（2）1.18；0.690J；0.692J；在誤差允許的范圍內重錘下落過程機械能守恒．