Question

1．某同學利用如圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落．

（1）如圖甲的實驗裝置中有一處明顯的安裝錯誤是：打點計時器接直流電源
（2）已知打點計時器所用電源的周期為T，當?shù)氐闹亓�加速度g，所用重物的質(zhì)量為m；實驗中選取一條符合實驗要求的紙帶如圖乙所示，O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．根據(jù)測得的s₁、s₂、s₃寫出重物由O點到B點勢能減少量的表達式mgs₂，動能增加量的表達式$\frac{m（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）實驗中下落的重物選擇體積小質(zhì)量大的重錘，打點計時器安裝時要求其限位孔在一豎直線上，其主要目的是減小阻力的影響．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及注意事項確定操作中的錯誤之處．
（2）根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，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，從而得出動能的增加量．
（3）實驗中下落的重物選擇體積小質(zhì)量大的重錘，打點計時器安裝時要求其限位孔在一豎直線上，其主要目的是減小阻力的影響．

解答 解：（1）打點計時器應(yīng)接交流電源，不能接直流電源．
（2）重物由O點到B點勢能減少量△E_p=mgs₂，B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2T}$，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{m（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
（3）實驗中下落的重物選擇體積小質(zhì)量大的重錘，打點計時器安裝時要求其限位孔在一豎直線上，其主要目的是減小阻力的影響．
故答案為：（1）打點計時器接直流電源，（2）mgs₂，$\frac{m（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$，（3）減小阻力的影響．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及注意事項，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．