Question

20．（1）利用重錘的自由下落和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，下面哪些實(shí)驗(yàn)儀器是必需的？BD（填寫儀器前的字母代號(hào)）．
A．天平      
B．4～6V的低壓交流電源       
C．4～6V的低壓直流電源
D．刻度尺  
E．秒表
（2）重錘質(zhì)量為m，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，在實(shí)驗(yàn)中，選定了一條較為理想的紙帶，如圖所示，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)“1”到打點(diǎn)“4”的過(guò)程中，重錘動(dòng)能增量的表達(dá)式為$\frac{m（{s}_{5}-{s}_{3}）^{2}}{8{T}^{2}}-\frac{m{{s}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$，重力勢(shì)能減少量的表達(dá)式為mg（s₄-s₁），實(shí)驗(yàn)中重力勢(shì)能的減少量總是大于動(dòng)能增量，主要的原因是存在阻力．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材．
（2）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)速度求出計(jì)數(shù)點(diǎn)1和4的瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．

解答 解：（1）A、實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要用天平測(cè)量質(zhì)量，故A錯(cuò)誤．
B、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要4～6V的低壓交流電源，故B正確，C錯(cuò)誤．
D、實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測(cè)量點(diǎn)跡間的距離，故D正確．
E、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以直接記錄時(shí)間，所以不需要秒表測(cè)量，故E錯(cuò)誤．
故選：BD．
（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)1的瞬時(shí)速度${v}_{1}=\frac{{s}_{2}}{2T}$，計(jì)數(shù)點(diǎn)4的瞬時(shí)速度${v}_{4}=\frac{{s}_{5}-{s}_{3}}{2T}$，則重錘動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{4}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{1}}^{2}$=$\frac{m（{s}_{5}-{s}_{3}）^{2}}{8{T}^{2}}-\frac{m{{s}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$，重力勢(shì)能的減小量△E_p=mg（s₄-s₁），實(shí)驗(yàn)中重力勢(shì)能的減少量總是大于動(dòng)能增量，主要的原因是存在阻力．
故答案為：（1）BD，（2）$\frac{m（{s}_{5}-{s}_{3}）^{2}}{8{T}^{2}}-\frac{m{{s}_{2}}^{2}}{8{T}^{2}}$，mg（s₄-s₁），存在阻力．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及誤差的來(lái)源，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求解重力勢(shì)能的減小量．