Question

用如圖所示的實(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始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量、分析，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時器接到電源的“直流”上；
C．先釋放紙帶，再接通電源打出一條紙帶；
D．測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；
E．根據(jù)測量的結(jié)果，分別計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能和增加的動能．
其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是：

 

（填選項(xiàng)對應(yīng)的字母）
（2）正確操作后打出的紙帶如圖所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點(diǎn)A、B、C、D、E，測出AC的距離為s₁，CE的距離為s₂，打點(diǎn)的頻率為f，根據(jù)這些條件，計(jì)算打C點(diǎn)時重錘下落的速率v_c=

 

（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能大于重錘動能的增量，其主要原因是在重錘下落的過程中存在阻力作用（設(shè)阻力恒定），可以通過該實(shí)驗(yàn)裝置測阻力的大小．若已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，重錘的質(zhì)量為m．試用這些物理量和上圖紙帶上的數(shù)據(jù)符號表示出重錘在下落過程中受到的阻力大小F=

 

．

Answer 1

分析：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)．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時紙帶運(yùn)動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．
運(yùn)用牛頓第二定律求出阻力．

解答：解：（1）其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是：BC
B、電火花和電磁計(jì)時器都使用交流電源．
C、實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)先釋放重物，再接通打點(diǎn)計(jì)時器電源，由于重物運(yùn)動較快，可能會使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理．
（2）利用勻變速直線運(yùn)動的推論v

t

2

=

.

v

v_C=

xAE

tAE

=

s1+s2

4T

=

(s1+s2)f

4

（3）利用勻變速直線運(yùn)動的推論△x=at²
a=

s2-s1

(2T)2

=

(s2-s1)f2

4

對重物運(yùn)用牛頓第二定律得：
mg-f=ma
f=mg-ma=m[g-

(s2-s1)f2

4

]．
故答案為：（1）BC
（2）

(s1+s2)f

4

（3）m[g-

(s2-s1)f2

4

]．

點(diǎn)評：紙帶問題的處理時力學(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，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時紙帶運(yùn)動的瞬時速度和加速度．