Question

20．在利用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：
（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟，期中多余或不正確的操作是BCD；
A．按照?qǐng)D1所示的裝置安裝器件
B．用天平測(cè)量重物和夾子的質(zhì)量m
C．將電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到“220V”交流電源上
D．先釋放紙帶后再接通電源打出一條紙帶，重復(fù)多次
E．選擇一條理想的紙帶，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量

（2）如圖2所示是實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的一條紙帶，各點(diǎn)距O點(diǎn)的距離分別為d₁，d₂，d₃，…，各相鄰點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，則B點(diǎn)的速度表達(dá)式為v_B=$\frac{spv2chd_{3}-ud8h575_{1}}{2T}$；
（3）若將B點(diǎn)和D點(diǎn)的速度用v_B、v_D表示，要驗(yàn)證重物從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，則需滿足關(guān)系$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=g（d₄-d₂）．
（4）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢(shì)能總是大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的原因是：由于摩擦阻力的存在，使得一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

Answer 1

分析 通過(guò)實(shí)驗(yàn)的原理，確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材．解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(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)．
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以得出B點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小，根據(jù)功能關(guān)系可得出正確表達(dá)式．

解答 解：（1）其中多余的步驟是：
B、用天平測(cè)量重物和夾子的質(zhì)量m，因減小的重力勢(shì)能與增加的動(dòng)能，均含有質(zhì)量，可以約去；
C、將電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到4V到6V交流電源上，而電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“220V”“交流”上；
D、開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開(kāi)紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，
故選：BCD；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，得出B點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小分別為：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=$\frac{kfd3sn6_{3}-z2u4qtz_{1}}{2T}$，
（3）物體從B到D的過(guò)程中重力勢(shì)能減小量是△E_P=mg（d₄-d₂）
動(dòng)能增加量是△E_k=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$
要驗(yàn)證物體從B到D的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，
則需滿足$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=g（d₄-d₂）關(guān)系，物體的機(jī)械能守恒；
（4）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢(shì)能總是大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的原因是：由于摩擦阻力的存在，使得一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
故答案為：（1）BCD；（2）$\frac{0g5hnsw_{3}-so11afj_{1}}{2T}$；（3）$\frac{1}{2}$mv${\;}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{B}^{2}$=g（d₄-d₂）； （4）由于摩擦阻力的存在，使得一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，知道重錘的質(zhì)量可以不測(cè)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶．
正確利用所學(xué)物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，熟練應(yīng)用物理基本規(guī)律，因此這點(diǎn)在平時(shí)訓(xùn)練中要重點(diǎn)加強(qiáng)．