(1)在验证机械能守恒定律的实验中,需要验证动能的增加量和重力势能减小量是否相等,质量可以约掉,因此质量可以不测,所以没必要用天平测量出重锤的质量.打点计时器应接交流电源,不能接直流电源.故不必要的步骤是A,操作不恰当的步骤是C.
(2)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,得:
s4-s1=3a1T2
s5-s2=3a2T2
s6-s3=3a3T2
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值,有:
a=
a1+a2+a3
3 =
(s4+s5+s6)?(s1+s2+s3)
9T2 ,
代入数据解得:a=9.58m/s2.
(3)不合理.由于阻力的存在,第(2)问中求得的结果不是当地的重力加速度,不能用它来计算重力势能的改变量
故答案为:(1)A,C;(2)9.58;(3)不合理.由于阻力的存在,第(2)问中求得的结果不是当地的重力加速度,不能用它来计算重力势能的改变量.
实验目的
学会用打点计时器验证机械能守恒定律的实验方法和技能。
实验器材
打点计时器、纸带、复写纸、低压电源、重物(附纸带夹子)、刻度尺、铁架台(附夹子)、导线。
实验原理
只有重力做功的自由落体运动遵守机械能守恒定律,即重力势能的减少量等于动能的增加量。利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度,计算出瞬时速度,即可验证物体重力势能的减少量与物体动能的增加量相等。
实验步骤
1.将打点计时器固定在支架上,并用导线将打点计时器接在交流电源上。
2.将纸带穿过打点计时器,纸带下端用夹子与重物相连,手提纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。
3.接通电源,松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打下一系列小点;重复实验几次,从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm,且点迹清晰的纸带进行测量。
4.记下第一个点的位置O,在纸带上选取方便的个连续点1,2,3,4,5,用刻度尺测出对应的下落高度h1,h2,...;用公式计算各点对应的瞬时速度;计算各点对应的势能减少量和动能增加量,进行比较。
注意事项
1.安装打点计时器时,两纸带限位孔必须在同一竖直线上,以减少摩擦阻力。
2.实验时,必须先接通电源,让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重锤下落。
3.纸带上端最好不要悬空提着,而要用手按在墙上,这样可保证下落的初速度为零,并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点。
4.测量下落高度时,都必须从起点算起,不能搞错。为了减小测量值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点远些,纸带也不宜过长,约40cm即可;实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功,所以动能的增加量必定稍小于势能的减少量。
5.因不需要知道动能的具体数值,所以不需要测出重物的质量m。
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