Question

某同学利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律：

（1）该同学开始实验时情形如图所示，接通电源释放纸带。请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：
①       ；②       。
（2）该同学经修改错误并正确操作, 让质量为1kg的重锤下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为频率是50 Hz的交变电源，纸带打点如下图所示．

纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点（O、A间有点未画出），选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点（图中未画出），各计数点与O点距离如图所示，单位为mm，重力加速度为9.8m/s²，则：（结果保留三位有效数字）
根据纸带，打点计时器打下B点时，重锤速度v_B＝       ，重锤动能E_kB＝       从开始下落算起，打点计时器记录B点时，重锤势能减少量为      ．由此可以得到的实验结论是：         ．

Answer 1

（1） ①打点计时器接了直流电；　②重锤离打点计时器太远
（2）1.18m/s    0.690J   0.692J  在实验误差充许的范围内重锤下落过程机械能守恒

试题分析：（1）本实验使用的是打点计时器，根据打点计时器的工作原理，必须使用交流电源，而该同学采用的是直流电源；纸带总长约1米左右，且尽可能在纸带上多打一些点，所以应让重物紧靠打点计时器，而该同学将重物放的位置离打点计时器太远，故该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是：①打点计时器接了直流电；　②重物离打点计时器太远。
（2） 打点计时器所接电源为频率是50 Hz的交变电源，选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点，所以相邻的计数点的时间间隔是。根据匀变速直线运动的规律：某段时间内的平均速度大小等于这段时间中间时刻的瞬时速度大小，则有：

根据动能的定义得：，从开始下落算起，打点计时器记录B点时，重锤势能减少量为
从前面的计算可以看出重锤动能增加量近似等于重锤势能减少量，即在误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒。