Question

用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，可輸出電壓為6V的交流電或直流電．重錘拖著紙帶從高處由靜止開始下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶打出一系列的點(diǎn)．對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，通過計(jì)算可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“交流輸出”上；
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，再接通電源開關(guān)，打出一條紙帶；
E．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果判斷重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．
其中沒有必要進(jìn)行的是

 

，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是

 

．（填選項(xiàng)前的字母）
（2）如圖2所示，選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出點(diǎn)A距起始點(diǎn)O（靜止點(diǎn)）的距離為x₀，點(diǎn)A、C間的距離為x₁，點(diǎn)C、E間的距離為x₂，使用交流電的頻率為f，重錘的質(zhì)量記為m，重力加速度為g．從打O點(diǎn)到打C點(diǎn)過程中重錘動(dòng)能的增加量為

 

，重力勢(shì)能的減小量為

 

．（用題中給出的物理量表示）

Answer 1

分析：1、解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(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)，只有理解了這些才能真正了解具體實(shí)驗(yàn)操作的含義．
2、本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的是重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等，根據(jù)下落的高度求出重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出瞬時(shí)速度的大小，從而求出動(dòng)能的增加量．

解答：解：（1）B：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B正確．
C：因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、

1

2

mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒有必要的．
D：開始記錄時(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，故D錯(cuò)誤．
所以選：C；D．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
v_C=

x1+x2

4 f

=

(x1+x2)f

4

，
動(dòng)能的增加量為△E_k=

1

2

mv_C²=

mf2(x1+x2)2

32

；
其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到C點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢(shì)能比開始下落時(shí)減少 E_P=mgh=mg（x₀+x₁）；
故答案為：（1）C；   D；
（2）

mf2(x1+x2)2

32

；   mg（x₀+x₁）；

點(diǎn)評(píng)：只有明確了實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)測(cè)量，才能明確各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作的具體含義，要熟練應(yīng)用物理基本規(guī)律，因此這點(diǎn)在平時(shí)訓(xùn)練中要重點(diǎn)加強(qiáng)．