Question

14．在用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中
（1）下列器材中不必要的是A（填字母）．
A．天平      B．刻度尺      C．低壓交流電源     D．紙帶
（2）圖2是本實(shí)驗(yàn)中所打出來的一條紙帶，O點(diǎn)是起始打下來的第一個(gè)點(diǎn)，則應(yīng)該是紙帶的左端與重物相連（填“左”或“右”）．

（3）根據(jù)圖中的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測出A點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為s₀，點(diǎn)A、C間的距離為s₁，點(diǎn)C、E間的距離為s₂，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T，重物質(zhì)量為m，重力加速度為g，則：
①根據(jù)這些條件計(jì)算打C點(diǎn)時(shí)重物下落的瞬時(shí)速度的表達(dá)式為V_C=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$（用S₁、S₂、T表示）．
②若要驗(yàn)證O點(diǎn)到C點(diǎn)過程中重物的機(jī)械能守恒，則需要驗(yàn)證的等式為$g（{s}_{0}+{s}_{1}）=\frac{1}{2}（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}）^{2}$（用m、g、s₀、s₁、s₂、T表示）．
（4）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，這是實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，其產(chǎn)生的主要原因是摩擦阻力及空氣阻力做功．

Answer 1

分析 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C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，得出機(jī)械能守恒的表達(dá)式．
根據(jù)原來分析實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要天平測量質(zhì)量，故A不必要．
（2）在相等時(shí)間內(nèi)位移越來越大，可知紙帶的左端與重物相連．
（3）C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AE段的平均速度，則v_C=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$．
O到C過程中動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}）^{2}$，重力勢能的減小量為△E_p=mg（s₀+s₁），則需要驗(yàn)證的等式為：$g（{s}_{0}+{s}_{1}）=\frac{1}{2}（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}）^{2}$．
（4）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，這是實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，其產(chǎn)生的主要原因是摩擦阻力及空氣阻力做功．
故答案為：（1）A；（2）左；（3）①$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$，②$g（{s}_{0}+{s}_{1}）=\frac{1}{2}（\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}）^{2}$；（4）摩擦阻力及空氣阻力做功．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．