Question

【題目】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，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開(kāi)始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量，即可驗(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“直流輸出”上；
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)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)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否
等于增加的動(dòng)能．
其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)，并說(shuō)明其原因．
答：
（2）利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值．如圖所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A距起始點(diǎn)O的距離為s0 ， 點(diǎn)AC間的距離為s1 ， 點(diǎn)CE間的距離為s2 ， 使用交流電的頻率為f，根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度 ．
（3）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘動(dòng)能的增加，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落的過(guò)程中存在阻力作用，可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)阻力的大小．若已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度公認(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g，還需要測(cè)量的物理量是 ． 試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)表示出重錘在下落的過(guò)程中受到的平均阻力大小F= ．

Answer 1

【答案】
（1）B．應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出上；C．不需測(cè)出重錘的質(zhì)量；D．先接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子
（2）a=
（3）m；m（g﹣ ）
【解析】解：（1）沒(méi)有必要進(jìn)行的步驟是：
因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、 mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平．故C沒(méi)有必要．
操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是：
應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上，故B錯(cuò)誤．
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，故D錯(cuò)誤．（2）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at2
a= = = （s2﹣s1）f2（3）還需要測(cè)量的物理量是重錘的質(zhì)量m．
重物下落過(guò)程中受重力mg和阻力F，根據(jù)牛頓第二定律得：
F合=mg﹣F
F=mg﹣ma=m（g﹣ ）；
所以答案是：（1）B．應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出上；
C．不需測(cè)出重錘的質(zhì)量；
D．先接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子；（2）a= ；（3）m，m（g﹣ ）．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解機(jī)械能守恒及其條件的相關(guān)知識(shí)，掌握在只有重力（和彈簧彈力）做功的情形下，物體動(dòng)能和重力勢(shì)能（及彈性勢(shì)能）發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變．