Question

17．某同學(xué)用自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”
（1）現(xiàn)有下列器材可供選擇：A．鐵架臺(tái)B．電火花計(jì)時(shí)器 C．紙帶 D．秒表 E．重物 F．刻度尺，其中不必要的器材是D（選填相應(yīng)的序號(hào)）
（2）已知電火花計(jì)時(shí)器所用交流電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?.80m/s²，重物的質(zhì)量為0.2kg，實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖所示，O為下落起點(diǎn)，之后連續(xù)7個(gè)點(diǎn)到O點(diǎn)距離分別為OA=0.19cm、OB=0.75cm、OC=1.69cm、OD=3.02cm、OE=4.74cm、OF=6.83cm、OG=9.32cm，該同學(xué)已計(jì)算出從O到F點(diǎn)重物重力勢(shì)能的減少量等于0.134J，請(qǐng)計(jì)算重物下落到F點(diǎn)的速度v₁=1.15m/s，從O到F點(diǎn)動(dòng)能增加量等于0.132J（上述結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

（3）上述結(jié)果中，重物的重力勢(shì)能減少量大于（選填“大于”、“小于”或“等于”）動(dòng)能增加量，其原因是（只需寫出一個(gè)原因即可）下落過(guò)程中受到空氣阻力的作用．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)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)．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)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．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）其中不必要的器材是：D、秒表，因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器本身可以表示出時(shí)間．
（2）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
v₁=$\frac{{x}_{EG}}{2T}=\frac{0.0932-0.0474}{0.04}=1.15m/s$
E_k=$\frac{1}{2}$mv₁²=$\frac{1}{2}×0.2×1.1{5}^{2}=0.132J$
△E_k=E_k-0=0.132 J
（3）上述結(jié)果中，重物的重力勢(shì)能減少量大于動(dòng)能的增加量，這是由于下落過(guò)程中受到空氣阻力的作用．
故答案為：（1）D；（2）1.15；0.132；（3）大于；下落過(guò)程中受到空氣阻力的作用

點(diǎn)評(píng) 紙帶問(wèn)題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)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(cè)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．?dāng)?shù)據(jù)處理時(shí)要注意單位的換算．