Question

11．如圖甲所示，是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，

（1）請指出圖中不正確的器材且寫出替換的器材應(yīng)將電池?fù)Q為220V交流電源．
（2）還需要的器材是（填序號(hào)）A
A．刻度尺B．天平和砝碼
（3）圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：O是打下的第一個(gè)點(diǎn)，速度為零．OA間還有若干打點(diǎn)，A、B、C是連續(xù)的三個(gè)打點(diǎn)，測出OA間、OB間、OC間的距離S₁、S₂、S₃．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的周期為T，重物的質(zhì)量為M，重力加速度為g．在打點(diǎn)O～B的過程中，要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式是$\frac{M（{S}_{3}-{S}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}=Mg{S}_{2}$．
（4）寫出一條實(shí)驗(yàn)中存在的主要誤差紙帶和計(jì)時(shí)器限位孔間存在摩擦力．

Answer 1

分析 （1、2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定不正確的器材，以及還需要的器材．
（3）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量，得出驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式．
（4）根據(jù)原理分析實(shí)驗(yàn)誤差的來源．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，不能用電池，所以應(yīng)將電池?fù)Q為220V交流電源．
（2）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，所以不需要天平和砝碼；實(shí)驗(yàn)中需要用刻度尺測量點(diǎn)跡間的距離，所以需要刻度尺．故選：A．
（3）在O到B的過程中，重力勢能的減小量△E_p=MgS₂，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}=\frac{{S}_{3}-{S}_{1}}{2T}$，則動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{M（{S}_{3}-{S}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（4）實(shí)驗(yàn)中存在的主要誤差是紙帶和計(jì)時(shí)器限位孔間存在摩擦力．
故答案為：（1）應(yīng)將電池?fù)Q為220V交流電源，（2）A，（3）$\frac{M（{S}_{3}-{S}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}=Mg{S}_{2}$，（4）紙帶和計(jì)時(shí)器限位孔間存在摩擦力．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，通過重力勢能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等進(jìn)行驗(yàn)證．