Question

9．在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中：

（1）下面列舉了該實驗的某幾個操作步驟：
A．按照圖1示的裝置安裝器材；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
D．測量打出的紙帶上某些點到第一個打出的點之間的距離；
E．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，有兩個步驟明顯錯誤或不恰當(dāng)，請將其選項對應(yīng)的字母填在下面的空行中，并寫出相應(yīng)的正確步驟．
①B，應(yīng)接到交流電源上②C，應(yīng)先打開電源，再放開物體
（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值．如圖2所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s₀，點A、C間的距離為s₁，點C、E間的距離為s₂，相鄰兩點的時間為T，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為：a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$．
（3）在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用．若我們通過該實驗裝置測定該阻力的大小，當(dāng)已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?zhǔn)確的值為g，還需要測量的物理量是重錘的質(zhì)量m（寫出名稱和符號），試用這些物理量和（2）中已經(jīng)測出的加速度a（可直接用a）表示出重錘在下落過程中受到的平均阻力的大小F=m（g-a）．（用字母表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定錯誤或不恰當(dāng)?shù)牟僮鞑襟E．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得出阻力的表達(dá)式，從而確定還需要測量的物理量．

解答 解：（1）打點計時器應(yīng)接到電源的交流輸出端上，故B錯誤．
實驗時應(yīng)先打開電源，再放開物體，故C錯誤．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量知，${s}_{2}-{s}_{1}=a（2T）^{2}$，解得a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得，mg-F=ma，解得平均阻力F=mg-ma，可知還需要測量重錘的質(zhì)量．
故答案為：（1）?B，應(yīng)接到交流電源上?，C，應(yīng)先打開電源，再放開物體；（2）$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$，（3）重錘的質(zhì)量，m（g-a）．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，主要是勻變速直線運(yùn)動推論的運(yùn)用．