Question

利用物體自由落體運(yùn)動(dòng)，做《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)：
（1）已備好的器材有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定計(jì)時(shí)器用的夾子、鐵架臺(tái)、紙帶，另外還有下列器材可供選擇：低壓直流電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙片、天平、秒表等，其中不必要的器材是

 

，還缺少的器材是

 

．
（2）若應(yīng)用公式v=gt計(jì)算即時(shí)速度進(jìn)行驗(yàn)證，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50赫茲，甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶，如圖所示，應(yīng)選

 

紙帶好．
（3）若通過測(cè)量紙帶上某兩點(diǎn)間距離來計(jì)算即時(shí)速度，進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)已測(cè)得點(diǎn)2到4間距離為s₁，點(diǎn)0到3間距離為s₂，打點(diǎn)周期為T，為驗(yàn)證重物開始下落到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)3這段時(shí)間內(nèi)機(jī)械能守恒、實(shí)驗(yàn)后，s₁、s₂和T應(yīng)滿足的關(guān)系為T=

 

．

Answer 1

分析：1、通過實(shí)驗(yàn)的原理出發(fā)，確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材，以及不必要的器材．
2、根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律得出打出的第一個(gè)點(diǎn)和相鄰的點(diǎn)間的距離進(jìn)行選擇；
3、紙帶實(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．從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系列出等式求解．

解答：解：（1）該實(shí)驗(yàn)中，要有做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體重錘；
通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來記錄物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不需要秒表；
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要的是交流電源，因此低壓直流電源不需要，缺少低壓交流電源，
由于驗(yàn)證機(jī)械能公式中可以把物體質(zhì)量約掉，因此不需要天平，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中缺少刻度尺．
即不必要的器材有：低壓直流電源、天平、秒表．
缺少的器材是帶鐵夾的重錘、低壓交流電源、刻度尺．
（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz，打點(diǎn)周期為0.02 s，重物開始下落后，在第一個(gè)打點(diǎn)周期內(nèi)重物下落的高度：
h=

1

2

gt²=

1

2

gT²=

1

2

×9.8×0.02² m≈2 mm
所以所選的紙帶最初兩點(diǎn)間的距離接近2 mm，故選甲圖
（3）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
打點(diǎn)3時(shí)的速度v=

s1

2T

，
重物下落的高度h=s₂，當(dāng)機(jī)械能守恒時(shí)，應(yīng)有：

1

2

(

s1

2T

)2=mgs₂，
由此得：T=

s 2 1  8gs2

．
故答案為：（1）低壓直流電源、天平、秒表；帶鐵夾的重錘、低壓交流電源、刻度尺
（2）甲，（3）

s 2 1  8gs2

點(diǎn)評(píng)：正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測(cè)數(shù)據(jù)等，會(huì)起到事半功倍的效果．
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(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論求解．