Question

7．小明在實(shí)驗(yàn)室中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，為了完成實(shí)驗(yàn)，下列器材中必備的是BD
A．直流電源  B．交流電源  C．秒表  D．刻度尺
（2）實(shí)驗(yàn)中由于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦，小明計(jì)算后發(fā)現(xiàn)重物動(dòng)能的增加量總是小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）重力勢(shì)能的減小量．
（3）小明為解決上述問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)室拍攝了一個(gè)鐵球做自由落體運(yùn)動(dòng)的完整頻閃照片，如圖乙所示，已知閃光燈每秒閃n次，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，則用這個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式mgh₂=$\frac{m{n}^{2}（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8}$．（用n、g、h₁、h₂、h₃表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量確定所需的器材．
（2）從能量角度分析答題．
（3）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論求出鐵球的速度，然后應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求出表達(dá)式．

解答 解：（1）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，需驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，因?yàn)閯?dòng)能和重力勢(shì)能都含有質(zhì)量，所以物體的質(zhì)量可以不測(cè)，不需要天平，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量時(shí)間，不需要秒表，在實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量速度和下落的距離，所以需要刻度尺，故選BD；
（2）由于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦，運(yùn)動(dòng)過(guò)程要克服阻力做功，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，重物的動(dòng)能小于重力勢(shì)能的減少量，因此重物動(dòng)能的增加量總是小于重力勢(shì)能的減小量．
（3）閃光燈周期：T=$\frac{1}{n}$s，小球下降h₂時(shí)的速度：v=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$=$\frac{n（{h}_{3}-{h}_{1}）}{2}$，
由機(jī)械能守恒定律得：mgh₂=$\frac{1}{2}$mv²，即：mgh₂=$\frac{m{n}^{2}（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8}$；
故答案為：（1）BD；（2）小于；（3）mgh₂=$\frac{m{n}^{2}（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、求機(jī)械能守恒的表達(dá)式，知道實(shí)驗(yàn)原理、應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論、機(jī)械能守恒定律可以解題．