Question

9．在用如圖1所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：
（1）下列操作步驟中錯(cuò)誤的是D
A．把電火花計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，用導(dǎo)線連接到220伏交流電源上
B．將連有重錘的紙帶穿過限位孔，把重錘提升到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并靜止
C．先接通電源，再釋放紙帶
D．選用重錘后要先用天平稱質(zhì)量
（2）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，打出的紙帶如圖2所示，其中1、2、3、4、5為相鄰點(diǎn)．設(shè)重錘質(zhì)量為m，交變電源周期為T，則打第4點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能可以表示為$\frac{1}{8}$m（$\frac{{h}_{5}-{h}_{3}}{2T}$）²．

（3）為了求起點(diǎn)0到第4點(diǎn)重錘的重力勢能變化，需要知道重力加速度g的值，這個(gè)g值應(yīng)該是A（填選項(xiàng)的序號即可）
A．取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際g值                B．根據(jù)打出的紙帶，用△S=gT²求出
C．近似取10m/s²即可               D．以上說法均不對．

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，熟練掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用．
（2）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，從而求出動(dòng)能．
（3）實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證機(jī)械能守恒，所以求解重力勢能變化需要的g應(yīng)取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際g值．

解答 解：（1）A、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，用導(dǎo)線連接低壓交流電源，故A正確；
B、固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連有重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，將紙帶和重錘提升到一定高度，盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故B正確；
C、應(yīng)先接通電源，然后釋放重物，否則紙帶開始階段是空白，可能所采集的數(shù)據(jù)不夠，而且浪費(fèi)紙帶，故C正確；
D、不需要測量重錘的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤；
本題選錯(cuò)誤的，故選：D；
（2）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v₄=$\frac{{x}_{35}}{{t}_{35}}$=$\frac{{h}_{5}-{h}_{3}}{2T}$
E_k4=$\frac{1}{2}$mv₄²=$\frac{1}{8}$m（$\frac{{h}_{5}-{h}_{3}}{2T}$）²；
（3）實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證機(jī)械能守恒，所以求解重力勢能變化需要的g應(yīng)取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際g值．如果采用△S=gT²求解，那么求出來的只是運(yùn)動(dòng)的加速度．
故選A．
故答案為：（1）D；（2）$\frac{1}{8}$m（$\frac{{h}_{5}-{h}_{3}}{2T}$）²； （3）A．

點(diǎn)評 對于實(shí)驗(yàn)的具體操作，不光要靠記憶理解，要親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，切實(shí)去體會．
紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題．我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．