Question

20．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：
（1）實驗中不需要（填需要或不需要）用天平測量重物的質量m．開始打點計時的時候，接通電源和松開紙帶的順序應該是先接通電源．
（2）供選擇的重物有以下四個，應選擇C．
A．質量為100g的木球
B．質量為10g的砝碼 
C．質量為200g的砝碼
D．質量為10g的塑料球
（3）使用質量為m的重物和打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，在選定的紙帶上依次取計數點如圖所示，紙帶上所打的點記錄了物體在不同時刻的位置，紙帶的左端與重物相連．設相鄰計數點間的時間間隔為T，且O為打下的第一個點．當打點計時器打點“3”時，物體的動能表達式為$\frac{{m{{（{s_4}-{s_2}）}^2}}}{{8{T^2}}}$．

Answer 1

分析 了解實驗的工作原理，清楚實驗的所需儀器和步驟．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，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

解答 解：（1）因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要用天平．
開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數據的采集和處理，會對實驗產生較大的誤差．
（2）實驗供選擇的重物應該相對質量較大、體積較小的物體，這樣能減少摩擦阻力的影響．故選C．
（3）從圖上看出，打點計時器先打出O點，與重物相連的紙帶一端在實驗時是處于下端，也就是計時器先打點的位置，所以紙帶的左端與重物相連．
利用勻變速直線運動的推論
v₃=$\frac{{x}_{24}}{{t}_{24}}$=$\frac{{s}_{4}-{s}_{2}}{2T}$
所以E_k3=$\frac{1}{2}$mv₃²=$\frac{{m{{（{s_4}-{s_2}）}^2}}}{{8{T^2}}}$
故答案為：（1）不需要，接通電源；（2）C； （3）$\frac{{m{{（{s_4}-{s_2}）}^2}}}{{8{T^2}}}$．

點評 實驗問題都是考查物理規(guī)律的應用．
紙帶問題的處理是力學實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，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．