Question

6．（1）電磁打點計時器是一種計時的儀器，使用時要注意調(diào)節(jié)好振針的高度，如果振針的位置過低，打出的紙帶的點跡是短線，還會對紙帶產(chǎn)生較大阻力，對實驗結(jié)果有較大的影響．利用打點計時器和如圖的其它器材可以開展多項實驗探究，其主要步驟如下：
a、按裝置安裝好器材并連好電路
b、接通電源，釋放紙帶，讓重錘由靜止開始自由下落
c、關(guān)閉電源，取出紙帶．更換紙帶，重復(fù)步驟b，打出幾條紙帶
d、選擇一條符合實驗要求的紙帶，數(shù)據(jù)如圖（相鄰計數(shù)點的時間為T）

（2）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：
①若是探究重力做功和物體動能的變化的關(guān)系．需求出重錘運動到各計數(shù)點的瞬時速度，試表示在B點時重錘運動的瞬時速度V_B=$\frac{{s}_{2}+{s}_{3}}{2T}$．
②若是測量重力加速度g為減少實驗的偶然誤差，采用逐差法處理數(shù)據(jù)，則加速度大小可以表示為g=$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$．
③如果求出的加速度值與當(dāng)?shù)刂亓�加速度公認(rèn)的值g'有較大差距，說明實驗過程存在較大的阻力，若要測出阻力的大小，則還需測量的物理量是重錘的質(zhì)量m．
試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)符號表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F=m〔g′-$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$〕．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)實驗原理，結(jié)合紙帶受到阻力，即可求解；
（2）在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，據(jù)此可以求出B點的速度大��；
采用逐差法可有效利用數(shù)據(jù)，再采用求平均值的辦法可更好地減小誤差；
重物下落過程中受重力和阻力，根據(jù)牛頓第二定律求出平均阻力大小．

解答 解：（1）如果振針的位置過低，打出的紙帶的點跡是短線，還會對紙帶產(chǎn)生較大阻力；
（2）：①在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，故B點的速度為：
V_B=$\frac{{s}_{2}+{s}_{3}}{2T}$
②利用勻變速直線運動的推論相鄰相等時間內(nèi)的位移差△x=at²
所以，x_m-x_n=（m-n）aT²，本著有效利用數(shù)據(jù)，采用求平均值的辦法減小誤差的辦法，
本實驗中，g=$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$
③還需要測量的物理量是重錘的質(zhì)量m．
重物下落過程中受重力mg和阻力F，根據(jù)牛頓第二定律得：
F_合=mg-F=mg′
得：F=mg-mg′=m〔g′-$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$〕
故答案為：（1）短線，較大阻力；（2）①$\frac{{s}_{2}+{s}_{3}}{2T}$；②$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$；③重錘的質(zhì)量m，m〔g′-$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$〕．

點評 本題考查了驗證機(jī)械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理方法，以及有關(guān)誤差分析，尤其是誤差分析是難點，要學(xué)會根據(jù)可能產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析．