如圖1所示，用細(xì)線懸掛著包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒；蘸有顏料的毛筆固定在電動機(jī)的飛輪上并隨之勻速轉(zhuǎn)動．燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號．如圖2所示，設(shè)毛筆接觸棒時不影響棒的運(yùn)動，測得記號之間的距離依次為d1=26.0mm、d2=50.0mm、d3=74.0mm、d4=98.0mm、d5=122.0mm、d6=146.0mm，由此來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．已知電動機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣．根據(jù)以上內(nèi)容回答下列問題：

（1）毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T=
0.05
0.05
s
（2）根據(jù)圖2所給的數(shù)據(jù)可知：毛筆畫下記號“3”時，圓柱棒下落的速度v3的計(jì)算公式為
v3=
d2+d3
2T
v3=
d2+d3
2T
（用字母表示），其大小v3=
1.24
1.24
m/s；在毛筆畫下記號“3”到“6”的這段時間內(nèi)，棒的動能增加量為
2.82
2.82
J，重力勢能減小量為
2.94
2.94
J，由此可得出的結(jié)論是
圓柱棒下落過程中機(jī)械能守恒
圓柱棒下落過程中機(jī)械能守恒
（當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭為9.8m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
分析：（1）無論實(shí)驗(yàn)的形式如何變化，掌握實(shí)驗(yàn)裝置的原理是解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵，如在本題中，蘸有顏料的毛筆隨電動機(jī)轉(zhuǎn)一圈就在圓柱棒面上的紙上畫出記號，這就像打點(diǎn)計(jì)時器每隔一定時間就打一個點(diǎn)．?dāng)?shù)據(jù)的處理思路與打點(diǎn)計(jì)時器打出來的紙帶處理一樣；
（2）利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時紙帶運(yùn)動的瞬時速度，從而求出動能，根據(jù)重力做功和重力勢能之間的關(guān)系，求出重力勢能的減小量，比較動能增量和重力勢能的減小量，從而得出正確的結(jié)論．
解答：解：（1）根據(jù)題意可知：毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔為電動機(jī)的轉(zhuǎn)動周期，已知電動機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣，即每秒轉(zhuǎn)20周，所以T=0.05s．
故答案為：0.05．
（2）根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，有：
v3=
d2+d3
2T
=1.24m/s
v6=
d5+d6
2T
=2.68m/s
動能的增量為：△Ek=
1
2
m
v
2
6
-
1
2
m
v
2
3
=2.82J
重力做功等于重力勢能的減小量，所以有：△Ep=mgh=mg（d3+d4+d5）=2.94J
根據(jù)計(jì)算可知，動能的增加量和勢能的減小量基本相等，故可得出物體下落機(jī)械能守恒的結(jié)論．
故答案為：v3=
d2+d3
2T
，1.24，2.82，2.94，圓柱棒下落過程中機(jī)械能守恒．
點(diǎn)評：實(shí)驗(yàn)裝置是根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時器的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)新穎，考查學(xué)生的創(chuàng)新思維，只要必須好課本上該實(shí)驗(yàn)的實(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)，就可以順利解答該題．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

根據(jù)單擺周期公式T=2π
1
g
，可以通過實(shí)驗(yàn)測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋鐖D1所示，將細(xì)線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺．精英家教網(wǎng)
（1）用游標(biāo)卡尺測量小鋼球直徑，求數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為
 
mm．
（2）以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的有
 
．
a．?dāng)[線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些
b．?dāng)[球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的
c．為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度
d．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置大于5°，在釋放擺球的同時開始計(jì)時，當(dāng)擺球回到開始位置時停止計(jì)時，此時間間隔△t即為單擺周期T
e．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當(dāng)擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開始計(jì)時，記下擺球做50次全振動所用的時間△t，則單擺周期T=△t/50
（3）若該實(shí)驗(yàn)單擺靜止時擺球重心在球心的正下方，仍將從懸點(diǎn)到球心的距離當(dāng)作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對應(yīng)的周期T，畫出L-T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個點(diǎn)，坐標(biāo)如圖3所示．采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法也能正確的求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣�，則計(jì)算重力加速度的表達(dá)式應(yīng)為g=
 
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2009?海淀區(qū)二模）（1）幾名學(xué)生進(jìn)行野外考察，登上一山峰后，他們想測出所處位置的重力加速度和高度，于是他們做了如下實(shí)驗(yàn)．
①用細(xì)線拴好石塊P系在樹枝上做成一個簡易單擺，如圖1所示．用隨身攜帶的鋼卷尺測出懸點(diǎn)到石塊中心的長度L，然后將石塊拉開一個小角度，由靜止釋放石塊，使石塊開始在豎直平面內(nèi)擺動，用電子手表測出單擺完成n次全振動所用的時間t．由此可計(jì)算出所處位置的重力加速度g=
4π2n2L
t2
4π2n2L
t2
；
②若已知地球半徑為R，海平面的重力加速度為g0，由此計(jì)算出他們在山峰上所處位置的高度h=
Rt
2πn
g0
L
-R
Rt
2πn
g0
L
-R
．（用測量出的物理量和已知量表示）

（2）實(shí)驗(yàn)室有一個螺線管電阻值約為60Ω，其繞制螺線管的金屬絲的電阻率為ρ．某同學(xué)采用如下方法測量螺線管兩接線柱之間金屬絲的長度，請按要求完成下列問題．
①使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖2所示，金屬絲的直徑d=
0.260×10-3
0.260×10-3
m．
②用電流表和電壓表測量螺線管的電阻，提供的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物如圖3所示：
A．直流電流表（量程0～50mA，內(nèi)阻約10Ω）；
B．直流電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；
C．直流電源（電動勢4V，內(nèi)阻可不計(jì)）；
D．滑動變阻器（總阻值10Ω，最大電流1A）；
E．開關(guān)一個，導(dǎo)線若干條．
為了比較準(zhǔn)確地測量金屬絲的電阻，要求測量多組數(shù)據(jù)，在所給的實(shí)物圖中畫出連接導(dǎo)線．
③若電壓表的讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，金屬絲直徑為d，金屬絲的電阻率為ρ，則由已知量和測得量的符號表示金屬絲的長度的計(jì)算式為l=
πd2U
4ρI
πd2U
4ρI
．

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年安徽省渦陽四中高二下學(xué)期期末質(zhì)檢物理試卷（帶解析） 題型：實(shí)驗(yàn)題

根據(jù)單擺周期公式，可以通過實(shí)驗(yàn)測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｈ鐖D1所示，將細(xì)線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺。
（1）.用游標(biāo)卡尺測量小鋼球直徑，求數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為_______mm。

（2）.以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的有______。
a.擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些
b.擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的
c.為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度
d.拉開擺球，使擺線偏離平衡位置大于50，在釋放擺球的同時開始計(jì)時，當(dāng)擺球回到開始位置時停止計(jì)時，此時間間隔△t即為單擺周期T
e.拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于50，釋放擺球，當(dāng)擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開始計(jì)時，記下擺球做50次全振動所用的時間△t，則單擺周期T=△t /50
(3).若該實(shí)驗(yàn)單擺靜止時擺球重心在球心的正下方，仍將從懸點(diǎn)到球心的距離當(dāng)作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對應(yīng)的周期T，畫出L－T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個點(diǎn)，坐標(biāo)如圖所示．采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法也能正確的求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣�，則計(jì)算重力加速度的表達(dá)式應(yīng)為g＝________.

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科目：高中物理 來源：2014屆安徽省高二下學(xué)期期末質(zhì)檢物理試卷（解析版） 題型：實(shí)驗(yàn)題

根據(jù)單擺周期公式，可以通過實(shí)驗(yàn)測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣�。如圖1所示，將細(xì)線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺。

（1）.用游標(biāo)卡尺測量小鋼球直徑，求數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為_______mm。

（2）.以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的有______。

a.擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些

b.擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的

c.為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度

d.拉開擺球，使擺線偏離平衡位置大于50，在釋放擺球的同時開始計(jì)時，當(dāng)擺球回到開始位置時停止計(jì)時，此時間間隔△t即為單擺周期T

e.拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于50，釋放擺球，當(dāng)擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開始計(jì)時，記下擺球做50次全振動所用的時間△t，則單擺周期T=△t /50

(3).若該實(shí)驗(yàn)單擺靜止時擺球重心在球心的正下方，仍將從懸點(diǎn)到球心的距離當(dāng)作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對應(yīng)的周期T，畫出L－T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個點(diǎn)，坐標(biāo)如圖所示．采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法也能正確的求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣�，則計(jì)算重力加速度的表達(dá)式應(yīng)為g＝________.

 

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科目：高中物理 來源：2009年北京市海淀區(qū)高考物理二模反饋試卷（解析版） 題型：解答題

（1）幾名學(xué)生進(jìn)行野外考察，登上一山峰后，他們想測出所處位置的重力加速度和高度，于是他們做了如下實(shí)驗(yàn)．
①用細(xì)線拴好石塊P系在樹枝上做成一個簡易單擺，如圖1所示．用隨身攜帶的鋼卷尺測出懸點(diǎn)到石塊中心的長度L，然后將石塊拉開一個小角度，由靜止釋放石塊，使石塊開始在豎直平面內(nèi)擺動，用電子手表測出單擺完成n次全振動所用的時間t．由此可計(jì)算出所處位置的重力加速度g=______；
②若已知地球半徑為R，海平面的重力加速度為g，由此計(jì)算出他們在山峰上所處位置的高度h=______

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