Question

10．如圖甲所示，在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，實驗所用的電源電壓為6V的交流電和直流電兩種．重物質(zhì)量為m，當?shù)氐闹亓�加速度為g，實驗中得到一條點跡清晰的紙帶如圖乙所示，把第一個點記做O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，兩相鄰測量點的時間間隔為A_t．

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A、按照圖示的裝置安裝器件；
B、將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．用刻度尺測量紙帶上某些點間的距離；
F、根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
其中沒有必要進行的或者操作不當?shù)牟襟E是BCD．（將其選項對應(yīng)的字母填在橫線處）
（2）經(jīng)測量知道A、B、C、D個點到O點的距離分別為S₁、S₂、S₃、S₄，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知重物由O點運動到C點時的速度v_c=$\frac{{S}_{4}-{S}_{2}}{2△t}$；重物重力勢能的減少量△E_P=mgS₃；重物動能的增加量△E_k=$\frac{m（{S}_{4}-{S}_{2}）^{2}}{8△{t}^{2}}$．（用題中給出的符號表示）．
（3）由于實驗中存在阻力作用，重物動能的增加量△E_k總是略小于重力勢能的減少量等于△E_P（填大于、等于或小于）．

Answer 1

分析 1、解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，只有理解了這些才能真正了解具體實驗操作的含義．
2、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．從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．
3、該實驗的誤差主要來源于紙帶和打點計時器的摩擦以及空氣阻力的存在．

解答 解：（1）B、應(yīng)將打點計時器接到電源的交流輸出端上，故B操作不恰當；
C、根據(jù)減小的重力勢能等于增加的動能，則等式中質(zhì)量可約去，因此不需要用天平測出重錘的質(zhì)量，故C操作不需要；
D、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果同時，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差．故D操作不恰當．
沒有必要進行的或者操作不當?shù)牟襟E是：BCD．
（2）利用勻變速直線運動的推論得：
v_C=$\frac{{S}_{4}-{S}_{2}}{2△t}$
重物重力勢能減少量△E_p=mgh=mgS₃
動能增加量等于△E_k=$\frac{1}{2}$m${v}_{C}^{2}$-0=$\frac{m（{S}_{4}-{S}_{2}）^{2}}{8△{t}^{2}}$，
（3）因為實驗中有阻力作用，所以增加的動能略小于減小的重力勢能．
故答案為：（1）BCD；（2）$\frac{{S}_{4}-{S}_{2}}{2△t}$，mgS₃，$\frac{m（{S}_{4}-{S}_{2}）^{2}}{8△{t}^{2}}$；（3）小于．

點評 只有明確了實驗原理以及實驗的數(shù)據(jù)測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓(xùn)練中加強練習(xí)．當物體機械能守恒時，分析清楚各個物理量之間的關(guān)系，要找物理量之間的關(guān)系一定要推導(dǎo)出它們的關(guān)系式．