Question

使用如圖(a)所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，打出一條紙帶如圖(b)所示．圖(b)中O是打出的第一個(gè)點(diǎn)跡，A、B、C、D、E、F……是依次打出的點(diǎn)跡，量出OE間的距離為1，DF間的距離為s，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期是T．

(1)上述物理量如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)滿足關(guān)系式________，即驗(yàn)證了重錘下落過程中機(jī)械能是守恒的．

(2)如果發(fā)現(xiàn)圖(B)中OA距離大約是4 mm，則出現(xiàn)這種情況的原因可能是________，如果出現(xiàn)這種情況，上述的各物理量間滿足的關(guān)系式可能是________．

Answer 1

答案：
解析：

(1)圖中O點(diǎn)是打出的第一個(gè)點(diǎn)，即為開始下落時(shí)的初始位置，選取OE段為我們的研究對(duì)象，設(shè)重錘的質(zhì)量為m，則這段過程中重錘重力勢(shì)能的減少量為mgl．已知DF間距離為s，發(fā)生位移s所用時(shí)間為2T，由于做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，因此打E點(diǎn)時(shí)的速度vE＝，只要滿足mgh≈mv2，就可驗(yàn)證機(jī)械能守恒，因此，本題的答案是． 　　(2)根據(jù)我們前面的分析，只要按正常步驟操作，從開始釋放重錘到打第二個(gè)點(diǎn)(題圖中A點(diǎn))，時(shí)間間隔最大值是T(即0.02 s)，因此OA間距離只可能小于2 mm而不可能大于2 mm．現(xiàn)在題目說“OA 距離大約是4 mm”，這說明一定是沒有按規(guī)范操作或某些地方出了問題，例如，先釋放紙帶而后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源開關(guān)．如果是這種情況，則開始打第一個(gè)點(diǎn)(O點(diǎn))時(shí)速度已不是0，必然．當(dāng)然，也可能有其他問題，如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器出了故障等等．