Question

9．如圖1所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可驗證機械能守恒定律．
（1）供實驗選擇的重物有以下四個，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）安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作，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點為打點起始點，且速度為零．選取紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F、G作為計數(shù)點，為驗證重物對應(yīng)O點和F點機械能是否相等，并使數(shù)據(jù)處理簡便，應(yīng)測量O、F兩點間的距離h₁和E、G兩點間的距離h₂．
（4）已知重物質(zhì)量為m，計時器打點周期為T，從O點到F點的過程中重物動能的增加量△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)相等時間內(nèi)的位移越來越大確定紙帶的哪一端與重物相連．
（3、4）根據(jù)某地時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度得出F點的瞬時速度，從而得出動能的增加量．

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）紙帶從左向右點間距逐漸增大，左邊的點先打，所以左邊連接重物．
（3）驗證重物對應(yīng)O點和F點機械能是否相等，需要計算出F點的瞬時速度，所以需要測出E、G間的距離．
（4）動能的增加量$△{E_k}=\frac{1}{2}mv_F^2$，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）$\frac{m{{h}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$．

點評 解決本題的關(guān)鍵中的實驗的原理以及注意事項，通過重物動能的增加量與重力勢能的減小量是否相等進行驗證．掌握紙帶的處理方法，會根據(jù)紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量．