Question

10．小李同學(xué)用如圖1所示的實驗裝置做“驗證機械能守恒定律”的實驗，其中電源未畫出．

（1）下列操作中正確的C．
A．用秒表測出重物下落時間．
B．將打點計時器接到直流電源上．
C．先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落．
（2）如圖2所示，小李同學(xué)選用實驗中得到的一條點跡清晰的紙帶，把打點計時器所打的第一個點記作O，另選取連續(xù)三個點A、B、C作為測量點．若測得的A、B、C各點到O點的距離分別用s₁，s₂，s₃表示，重物的質(zhì)量用m表示，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g，打點計時器所用電源的頻率為f．
為了方便，他可以利用圖中O點到B（選填“A”、“B”、“C”）點所代表的過程來驗證機械能守恒定律；此過程中重物重力勢能的減少量△E_p=mgs₂，動能的增加量△E_k=$\frac{m（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}{f}^{2}}{8}$．（最后結(jié)果用所給字母表示）
（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重物減小的重力勢能總是大于重物動能的增加，其原因主要是阻力的存在．

Answer 1

分析 根據(jù)下降的高度，求出重物重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出瞬時速度的大小，從而得出動能的增加量．

解答 解：（1）重物下落的時間可以通過打點計時器得出，不需要秒表測量，故A錯誤．
B、打點計時器應(yīng)接到交流電源上，故B錯誤．
C、實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故C正確．
故選：C．
（2）為了方便，可以利用圖中O點到B點所代表的過程來驗證機械能守恒定律．
重力勢能的減小量△E_p=mgs₂，B點的速度為：${v}_{B}=\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2T}=\frac{（{s}_{3}-{s}_{1}）f}{2}$，
則動能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}•m•\frac{（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}{f}^{2}}{4}$=$\frac{m（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}{f}^{2}}{8}$．
（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重物減小的重力勢能總是大于重物動能的增加，其原因主要是阻力的存在．
故答案為：（1）C，（2）B，mgs₂，$\frac{m（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}{f}^{2}}{8}$，（3）阻力的存在．

點評 對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)理解，通過動手，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶理解實驗．掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度．