Question

11．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示采用重物自由下落的方法：
（1）實(shí)驗(yàn)中，下面哪種測量工具是必需的C．
A．天平　　　　　B．直流電源     C．刻度尺    D．秒表
（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，所用重物的質(zhì)量為200g．實(shí)驗(yàn)中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖2所示，O為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)．
計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，甲同學(xué)用v_B²=2gx_OB，乙同學(xué)用v_B=$\frac{xAC}{2T}$，其中所選方法正確的是乙（選填“甲”或“乙”）同學(xué)，由此求得打B點(diǎn)重物速度v_B=1.92m/s．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是克服空氣對重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的阻力做功．．

Answer 1

分析 （1）首先明確實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理方法，確定實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量，則可進(jìn)一步知道實(shí)驗(yàn)所需要的器材．
（2）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B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而得出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．
（3）由于要克服空氣阻力和摩擦阻力做功，所以重錘減少的勢能總是大于重錘增加的動能．

解答 解：（1）在該實(shí)驗(yàn)中，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來記錄物體運(yùn)動時(shí)間，不需要秒表，
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電源為4～6 V交流電源，
根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，需要驗(yàn)證下列方程成立mgh=$\frac{1}{2}$mv²，即gh=$\frac{1}{2}$v²，則不需要天平，
同時(shí)實(shí)驗(yàn)中需要測量紙帶上兩點(diǎn)間的距離，所以需要刻度尺．
故選：C．
（2）物體由靜止開始自由下落過程中受到空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力作用，不是自由落體運(yùn)動，v_B²=2gx_OB，是自由落體運(yùn)動的公式，故甲同學(xué)錯(cuò)誤．
打B點(diǎn)重物速度v=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.2323-0.1555}{2×0.02}$ m/s=1.92 m/s
（3）實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢能總是大于重錘增加的動能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是克服空氣對重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的阻力做功．
故答案為：（1）C�。�2）乙；1.92  
 （3）克服空氣對重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的阻力做功．

點(diǎn)評 紙帶問題的處理是力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題．在紙帶法實(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(shí)紙帶運(yùn)動的瞬時(shí)速度，計(jì)算過程中要注意單位的換算．