Question

4．某同學(xué)安裝如圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置，探究合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系．

①此實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)是讓重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，不需要（“需要”、“不需要”）測(cè)出重物的質(zhì)量；
②打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，該同學(xué)選取如圖乙所示的一段紙帶，對(duì)BD段進(jìn)行研究．求得B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v_B=0.19m/s，若再求得D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為v_D，測(cè)出重物下落的高度為h_BD，則還應(yīng)計(jì)算$\frac{1}{2}$（v_D²-v_B²）與gh_BD大小是否相等（填字母表達(dá)式）；
③但該同學(xué)在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在明顯的問(wèn)題．安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)存在的問(wèn)題是重物會(huì)落在桌面上；研究紙帶時(shí)存在的問(wèn)題是B、D兩點(diǎn)間時(shí)間間隔過(guò)短，實(shí)驗(yàn)誤差可能較大．

Answer 1

分析 ①重物做的是自由落體運(yùn)動(dòng)，要驗(yàn)證mg•h_BD=$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$，根據(jù)該表達(dá)式分析；
②勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度；運(yùn)用動(dòng)能定理列式分析；
③結(jié)合實(shí)際情況考慮實(shí)驗(yàn)誤差即可．

解答 解：①重物做的是自由落體運(yùn)動(dòng)，由于要驗(yàn)證mg•h_BD=$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$，故不需要約去質(zhì)量m；
②B點(diǎn)速度等于AC段的平均速度，故：${v}_{B}=\frac{AB+BC}{2T}$=$\frac{（1.9+5.8）×1{0}^{-3}m}{2×0.02s}$=0.1925m/s≈0.19m/s
要驗(yàn)證mg_BD•h=$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$，可以約去質(zhì)量m，故可以驗(yàn)證gh_BD=$\frac{1}{2}$（v_D²-v_B²）；
③該同學(xué)在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在明顯的問(wèn)題．安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)存在的問(wèn)題是重物會(huì)落在桌面上；
研究紙帶時(shí)存在的問(wèn)題是B、D兩點(diǎn)間時(shí)間間隔過(guò)短；
故答案為：①自由落體，不需要；②0.19，$\frac{1}{2}$（v_D²-v_B²），gh_BD；③重物會(huì)落在桌面上（或“紙帶打點(diǎn)過(guò)短”等與此類(lèi)似的答案），B、D兩點(diǎn)間時(shí)間間隔過(guò)短．

點(diǎn)評(píng) 本題是用自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)探究動(dòng)能定理，關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理和誤差來(lái)源，基礎(chǔ)題目．