Question

20．如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為0.5kg的圓柱棒代替紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒表面的紙上畫出記號(hào)，如圖乙所示．測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為20.0mm，44.0mm，68.0mm，92，0mm，116.0mm，140.0mm，已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣，由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒．
①毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔T=0.05s，圖乙中的左端是圓柱棒的懸掛端（填“左”或“右”）．
②根據(jù)圖乙所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫下記號(hào)C時(shí)，圓柱棒下落的速度v_C=1.12m/s；畫下記號(hào)D時(shí)，圓柱棒下落的速度v_D=1.60m/s；記號(hào)C、D之間重力勢(shì)能的變化量△E_P=0.333J，棒的動(dòng)能變化量△E_K=0.326J．則△E_P＞△E_K（填“＞”、“=”或“＜”），造成此結(jié)果的原因有有摩擦阻力存在（至少寫出一個(gè)）．（g取9.80m/s²，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 了解該實(shí)驗(yàn)裝置的原理，它類似于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，蘸有顏料的毛筆隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一圈就在圓柱棒面上的紙上畫出記號(hào)，這就像打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔一定時(shí)間就打一個(gè)點(diǎn)．?dāng)?shù)據(jù)的處理思路與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來(lái)的紙帶處理一樣．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期．
已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣，即每秒轉(zhuǎn)20周，所以T=0.05 s，
圓柱下落過程中，毛筆依次從圓柱的下端往上端畫，隨著時(shí)間圓柱是加速運(yùn)動(dòng)，在乙圖中圓柱的左端速度較大，右端速度較小，所以圖乙中的圓柱棒的左端是懸掛端．
（2）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_C=$\frac{0.068+0.044}{2×0.05}$=1.12m/s；
v_D=$\frac{0.092+0.068}{2×0.05}$=1.60m/s；
根據(jù)重力勢(shì)能的定義式得：
重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=0.5×9.8×0.068J=0.333 J．
C、D之間棒的動(dòng)能的變化量為△E_K=E_kD-E_kC=$\frac{1}{2}$mv_D²-$\frac{1}{2}$mv_C²=0.326 J
則△E_P＞△E_K，造成此結(jié)果的原因有有摩擦阻力存在．
故答案為：①0.05，左
②1.12，1.60，0.333，0.326；＞，有阻力存在

點(diǎn)評(píng) 該實(shí)驗(yàn)裝置是根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)．
數(shù)據(jù)的處理思路與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來(lái)的紙帶處理一樣．
我們對(duì)于書本上的實(shí)驗(yàn)必須要掌握實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，才能解決設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的問題．