Question

1．利用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流（填“交流”或“直流”）電源．
（2）實(shí)驗(yàn)部分步驟如下：
A．按圖裝置沿豎直方向固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，把紙帶下端掛上重物，穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．
B．將紙帶下端靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近靜止，先接通電源，再釋放紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．
C．如圖2為打出的一條紙帶，用刻度尺測(cè)出A，B，C與起始點(diǎn)O之間的距離分別為h₁，h₂，h₃．
（3）設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的周期為T(mén)，重物質(zhì)量為m，重力加速度為g，則重物下落到B點(diǎn)時(shí)的速度v=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$．研究紙帶從O下落到B過(guò)程中增加的動(dòng)能△E_k=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$，減少的重力勢(shì)能△E_p=mgh₂．
（4）由于紙帶受到摩擦，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的△E_k小于（填“大于”或“小于”）△E_p．

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(xiàn)運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線(xiàn)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）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源．
（2）B、開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開(kāi)紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差．
所以將紙帶下端靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近靜止，應(yīng)該先接通電源，后釋放紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．
C、用刻度尺測(cè)出紙帶上相鄰三點(diǎn)A，B，C與起始點(diǎn)O之間的距離分別為h₁，h₂，h₃．
（3）利用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論得
v_B=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$，
重物增加的動(dòng)能△E_k=E_kB-0=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；
重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=mgh₂．
（4）由于紙帶通過(guò)時(shí)受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢(shì)能有相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，
所以重力勢(shì)能的減小量明顯大于動(dòng)能的增加量，
實(shí)驗(yàn)測(cè)得的△E_K小于△E_P．
故答案為：（1）交流；
（2）先接通電源，再釋放紙帶；刻度尺；
（3）$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$，$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；mgh₂
（4）小于．

點(diǎn)評(píng) 由于紙帶通過(guò)時(shí)受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢(shì)能有相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重力勢(shì)能的減小量明顯大于動(dòng)能的增加量．