Question

圖為“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置圖．現(xiàn)有器材為：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、帶鐵夾的鐵架臺(tái)．回答下列問(wèn)題：
（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，以下所列器材中必需的有    ．（填入正確選項(xiàng)前的字母）
A．毫米刻度尺
B．秒表
C．圓形復(fù)寫(xiě)紙片
D．0～6V的直流電源
E．0～6V的交流電源
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h．某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方案．
A．根據(jù)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，
測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過(guò)h=v²/2g計(jì)算出高度h
B．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t，通過(guò)v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v
C．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過(guò)v=計(jì)算出瞬時(shí)速度
D．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等
于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v
以上方案中只有一種正確，正確的是    （填入正確選項(xiàng)前的字母）．
（3）對(duì)實(shí)驗(yàn)中要注意的事項(xiàng)，正確合理的一項(xiàng)是    （填入正確選項(xiàng)前的字母）
A．重物的質(zhì)量越小越好
B．釋放前必須保持提起的紙帶處于豎直位置
C．先放開(kāi)紙帶讓重物下落，再接通電源
D．必須測(cè)量出重物的質(zhì)量m
（4）在一條較好的紙帶上選取連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，如圖所示．已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，并測(cè)出 A 點(diǎn)距離起始點(diǎn)O的距離為s，A、C兩點(diǎn)間的距離為s₁，C、E兩點(diǎn)間的距離為s₂，打點(diǎn)周期為T(mén)，根據(jù)這些條件，如果在誤差允許的范圍內(nèi)滿(mǎn)足關(guān)系式    ，即驗(yàn)證了重錘下落過(guò)程中機(jī)械能是守恒的．（用題設(shè)字母表示）

Answer 1

【答案】分析：解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．
解答：解：（1）通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，故不需要秒表．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該與交流電源連接，需要用圓形復(fù)寫(xiě)紙片．需要刻度尺測(cè)量紙帶上兩點(diǎn)間的距離．
故選ACE．
（2）物體由靜止開(kāi)始自由下落過(guò)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(dòng)，h=，v=gt，v=，都是自由落體運(yùn)動(dòng)的公式，
故ABC錯(cuò)誤，我們應(yīng)該通過(guò)紙帶根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，故D正確．
故選D
（3）A、實(shí)驗(yàn)供選擇的重物應(yīng)該相對(duì)質(zhì)量較大、體積較小的物體，這樣能減少摩擦阻力的影響，故A錯(cuò)誤．
B、釋放前必須保持提起的紙帶處于豎直位置，減小紙帶與限位孔之間的摩擦阻力，故B正確；
C、先接通電源，再松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落，在紙帶上打出一系列點(diǎn)，利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯(cuò)誤；
C、因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要測(cè)出重物的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤．
故選B
（4）根據(jù)中點(diǎn)時(shí)刻的速度等于平均速度得：v_C==
所以A點(diǎn)的動(dòng)能為：
從O到A運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重力勢(shì)能的減小量為：mg（s+s₁）
當(dāng)滿(mǎn)足mg（s+s₁）=時(shí)即驗(yàn)證了重錘下落過(guò)程中機(jī)械能是守恒的
故答案為：（1）ACE；（2）D；（3）B；（4）mg（s+s₁）=
點(diǎn)評(píng)：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問(wèn)題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問(wèn)題．
要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留