Question

1．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，采用重物自由下落的方法：
（1）實(shí)驗(yàn)中，下面哪種測(cè)量工具是必需的C．
A．天平   B．直流電源   C．刻度尺  D．秒表
（2）在實(shí)驗(yàn)得到的一條點(diǎn)跡清晰紙帶上，他選擇了四個(gè)點(diǎn)O、A、B、C，并測(cè)量出三個(gè)距離h、h₁、h₂，如圖乙所示．若重錘的質(zhì)量為m，相鄰點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)，則打B點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能E_kB=$\frac{m（{h}_{1}+{h}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）該同學(xué)通過(guò)比較mgh與E_kB是否相等來(lái)驗(yàn)機(jī)械能守恒定律，請(qǐng)指出他的錯(cuò)誤之處：沒(méi)有計(jì)算起點(diǎn)的動(dòng)能．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作，即可判定；
（2）根據(jù)重力做功求出重力勢(shì)能的減小量，以及根據(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，從而求出重錘動(dòng)能的增加量；
（3）依據(jù)減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能，即可求解．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源；
根據(jù)減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能，即有：mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$，因此不需要測(cè)出重物的質(zhì)量，
同時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用，不僅僅是打點(diǎn)，而且能計(jì)時(shí)，
所以實(shí)驗(yàn)中，刻度尺是必需的，故C正確，ABD錯(cuò)誤；
（2）利用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論得：
v_B=$\frac{{h}_{1}+{h}_{2}}{2T}$，
打B點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能E_kB=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{m（{h}_{1}+{h}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$；
（3）重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh
O點(diǎn)不是打出來(lái)的第一個(gè)點(diǎn)，速度不為零，動(dòng)能不為零，
所以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為：mgh=E_kB-E_k0．
故答案為：（1）C；（2）$\frac{m（{h}_{1}+{h}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$；（3）沒(méi)有計(jì)算起點(diǎn)的動(dòng)能．

點(diǎn)評(píng) 解決該題關(guān)鍵要掌握實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程和實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，及理解驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解加速度和瞬時(shí)速度．