Question

9．如圖1所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用重物帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落，利用此裝置可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）供實(shí)驗(yàn)選擇的重物有以下四個(gè)，應(yīng)選擇D．
A．質(zhì)量為10g的砝碼
B．質(zhì)量為50g的塑料球
C．質(zhì)量為200g的木球
D．質(zhì)量為200g的鐵球
（2）安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖2所示，紙帶的左端（選填“左”或“右”）與重物相連．
（3）圖中O點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn)，且速度為零．選取紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，為驗(yàn)證重物對(duì)應(yīng)O點(diǎn)和F點(diǎn)機(jī)械能是否相等，并使數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)便，應(yīng)測(cè)量O、F兩點(diǎn)間的距離h₁和E、G兩點(diǎn)間的距離h₂．
（4）已知重物質(zhì)量為m，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T，從O點(diǎn)到F點(diǎn)的過(guò)程中重物動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{m{{h}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$（用本題所給字母表示）．

Answer 1

分析 （1）為了減小阻力的影響，重物應(yīng)選擇質(zhì)量大一些，體積小一些的．
（2）根據(jù)相等時(shí)間內(nèi)的位移越來(lái)越大確定紙帶的哪一端與重物相連．
（3、4）根據(jù)某地時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度得出F點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）為了減小空氣阻力的影響，重物應(yīng)選用質(zhì)量大密度大的物體，所以應(yīng)選D．
（2）紙帶從左向右點(diǎn)間距逐漸增大，左邊的點(diǎn)先打，所以左邊連接重物．
（3）驗(yàn)證重物對(duì)應(yīng)O點(diǎn)和F點(diǎn)機(jī)械能是否相等，需要計(jì)算出F點(diǎn)的瞬時(shí)速度，所以需要測(cè)出E、G間的距離．
（4）動(dòng)能的增加量$△{E_k}=\frac{1}{2}mv_F^2$，而${v_F}=\frac{h_2}{2T}$，所以$△{E}_{k}=\frac{m{{h}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$．
故答案為：（1）D，（2）左，（3）E、G，（4）$\frac{m{{h}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵中的實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，通過(guò)重物動(dòng)能的增加量與重力勢(shì)能的減小量是否相等進(jìn)行驗(yàn)證．掌握紙帶的處理方法，會(huì)根據(jù)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量．