Question

4．“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖1所示，采用重物自由下落的方法：
（1）實驗中，下面哪種測量工具是必需的C．
A．天平  B．直流電源  C．刻度尺  D．秒表
（2）已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，當?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，所用重物的質(zhì)量為200g，實驗中選取一條符合實驗要求的紙帶如圖2所示，0為紙帶下落的起始點，A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)點．
計算B點瞬時速度時，甲同學用v_B²=2gx_OB，乙同學用v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$，其中所選方法正確的是乙（選填“甲”或“乙”）同學；根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O運動到B點時動能的增加量等于0.369J，重力勢能減少量等于0.376J（計算結果均保留3位有效數(shù)字）
（3）實驗中，發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于阻力的存在，使得一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材．
根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，得出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）實驗中需要測量重物下降的高度，即測量點跡間的距離，所以需要刻度尺，驗證動能增加量和重力勢能減小量是否相等時，兩邊都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要天平，打點計時器使用的是交流電源，時間可以通過打點計時器直接測量，不需要秒表，故選：C．
（2）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，所以正確的是乙同學．
B點的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.2323-0.1555}{0.04}m/s$=1.92m/s，則動能的增加量$△{E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×1.9{2}^{2}$J=0.369J，重力勢能的減小量△E_p=mgh=0.2×9.8×0.192J=0.376J．
（3）發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于阻力的存在，使得一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故答案為：（1）C，（2）乙，0.369，0.376，（3）由于阻力的存在，使得一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點評 紙帶問題的處理時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和加速度，這是紙帶法實驗中考查的重點．