Question

18．如圖1，在驗證機械能守恒定律的實驗中，

（1）除鐵架臺、鐵夾、交流電源、紙帶、打點計時器和重物外，還需選用下述哪種儀器？B
A．秒表    B．刻度尺     C．天平      D．彈簧秤
（2）該實驗裝置中的一處需要改正：重物沒有靠近打點計時器（或電火花計時器放得過高）
（3）如圖2，某同學改正裝置后得到了一條紙帶，下列正確的是A
A．紙帶上點密集的一端是與重物相連的
B．紙帶上點稀疏的一端是與重物相連的
C．實驗時先松開紙帶，再接通電源打點
D．實驗時應(yīng)先平衡摩擦
（4）某同學一次實驗中測得如圖所示三段位移，O點為起始點，已知相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為T，則他需要驗證的表達式為g（s₀+s₁）=$\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）^{2}}{32{T}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）實驗需要用刻度尺測量計數(shù)點間的距離．
（2）重物應(yīng)該靠近打點計時器．
（3）實驗時應(yīng)讓重物靠近打點計時器，然后先接通電源再放開紙帶．
（4）利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量，從而即可求解．

解答 解：（1）為了測得重物下落的加速度，需要用刻度尺測出紙帶上兩相鄰計數(shù)點間的距離，而秒表是由計時器來算出，
對于天平，等式兩邊質(zhì)量可以約去，實驗用不到彈簧秤，故ACD錯誤，B正確；
故選：B．
（2）實驗時，應(yīng)讓重物靠近打點計時器，由圖示可知：重物沒有靠近打點計時器，這是錯誤的．
（3）A、由圖示可知，左端相鄰點間的距離小，即在相等時間內(nèi)的位移小，由此可知，重物與紙帶的左端相連，即帶上點密集的一端是與重物相連的，故A正確，B錯誤；
C、實驗時應(yīng)先接通電源，然后再放開紙帶，故C錯誤；
D、實驗時不需要平衡摩擦力，故D錯誤；
故選：A．
（4）從紙帶上可以看出0點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，
重力勢能減小量△E_p=mg（s₀+s₁）；
利用勻變速直線運動的推論
v_C=$\frac{{x}_{AE}}{4T}$=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$
動能增加量表達式為△E_K=$\frac{1}{2}$mv_C²=$\frac{1}{2}m（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}）^{2}$
因此只需要驗證mg（s₀+s₁）=$\frac{1}{2}m（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}）^{2}$
即為g（s₀+s₁）=$\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）^{2}}{32{T}^{2}}$，就可以驗證機械能守恒，
故答案為：（1）B；（2）重物沒有靠近打點計時器（或電火花計時器放得過高）；
（3）A；（4）g（s₀+s₁）=$\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）^{2}}{32{T}^{2}}$．

點評 本題考查了實驗器材、實驗注意事項、實驗誤差分析等問題，掌握實驗原理、實驗器材、與實驗注意事項即可正確解題；運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題，知道利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度．