Question

20．（1）在《验证机械能守恒定律》的实验中，需直接测量的物理量是重锤下落的高度h，间接测量的物理量是重锤运动的速度v．
（2）在《验证机械能守恒定律》的实验中，打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.80m/s²．实验选用重锤质量为m=1kg，从所打纸带中选择一条合适的纸带，如果确定O点是重锤开始下落的第1点，则此纸带第1、2点间的距离应接近2mm．
纸带上连续的点A、B、C、D至第1点O的距离如图所示，则重锤从O运动到C，重力势能减少5.50J，重锤经过C时的速度为3.30m/s，其动能增加5.45J．（结果保留三位有效数字）

Answer 1

分析 验证机械能守恒定律，在实验中验证重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，结合原理确定直接测量的物理量和间接测量的物理量．
根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度，从而得出动能的增加量．

解答 解：（1）实验中验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等，直接测量的物理量为重锤下落的高度，重锤的速度需要通过平均速度进行求解，是间接测量的物理量．
（2）根据h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$可知，纸带上的第1、2点距离应接近2mm．
重锤从O到C，重力势能的减小量为：△E_p=mgh=1×9.8×0.561J=5.50J，
重锤经过C点的速度为：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.628-0.496}{0.04}m/s=3.30m/s$，
则动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×1×3.3{0}^{2}$J=5.45J．
故答案为：（1）重锤下落的高度h；重锤运动的速度v；（2）2 mm，5.50，3.30，5.45

点评 解决本题的关键掌握实验的原理，以及掌握纸带的处理方法，通过下落的高度求出重力势能的减小量，结合平均速度的推论求出瞬时速度，从而得出动能的增加量．