Question

13．（1）利用重錘的自由下落驗證機械能守恒定律，下面哪些測量工具是必需的？C．
A．天平    B．4～6V的低壓直流電源   C．刻度尺    D．停表
（2）在使用重錘和打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，選定了一條較為理想的紙帶，如圖所示，“0”為起始點，以后紙帶上所打的各點依次記為1、2、3…．測得重錘從開始運動到各時刻下落的高度分別是s₁、s₂、s₃…，則重物由“0”點運動到“4”點，重力勢能減少量的表達式為mgs₄，動能增量的表達式為$\frac{{m{（s}_{5}{-s}_{3}）}^{2}}{{8T}^{2}}$（重錘質(zhì)量為m，打點計時器的打點周期為T），實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)動能增量總小于（填“大于”、“等于”或“小于”）重力勢能的減少量，主要的原因是重錘下落過程受到阻力作用．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)驗證機械能守恒的原理，可知實驗需要測量的物理量，則可進一步知道實驗所需要的器材．
（2）由重力勢能表達式可得重物由O點運動到“4”點，勢能的減少量；
由平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得4點的瞬時速度，進而得到該點的動能表達式；
該驗證試驗有摩擦和空氣阻力做功，消耗能量，故重力勢能不能完全轉(zhuǎn)化為動能．

解答 解：（1）A、由于驗證機械能公式中可以把物體質(zhì)量約掉，因此不需要天平，故A錯誤．
B、該實驗需要交流電源，故B錯誤．
C、實驗中需要測量紙帶上兩點間的距離，所以需要刻度尺，故C正確．
D、在該實驗中，通過打點計時器來記錄物體運動時間，不需要秒表，故D錯誤．
故選：C．
（2）重物由O點運動到“4”點，勢能的減少量的表達式為：mgS₄；
4這個點的速度為：v=$\frac{{{s}_{5}-s}_{3}}{2T}$，
動能增量的表達式為$\frac{1}{2}$m${v}_{4}^{2}$=$\frac{{m{（s}_{5}{-s}_{3}）}^{2}}{{8T}^{2}}$；
實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)動能增量總小于重力勢能的減少量，主要的原因是重錘下落過程受到阻力作用．
故答案為：（1）C  
（2）mgs₄，$\frac{{m{（s}_{5}{-s}_{3}）}^{2}}{{8T}^{2}}$，小于，重錘下落過程受到阻力作用

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果；注意勻變速直線運動的推論在紙帶上的應(yīng)用．