Question

7．某同學(xué)用重鍾做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．讓重錘從高處由靜止開(kāi)始下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
（1）下面是本實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟，請(qǐng)?jiān)跈M線上填寫(xiě)合適的文字．
A．按此示意圖1組裝實(shí)驗(yàn)器材；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到交流（選填“直流”或“交流”）電源上；
C．釋放紙帶，然后接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；
D．重復(fù)步驟C多次，得到多條紙帶．
在以上實(shí)驗(yàn)步驟中，操作不當(dāng)?shù)氖荂（選填步驟前的字母）
（2）圖2為用正確操作打出的一條紙帶，其中O為起始點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出OA、AC、CE之間的距離分別為S₁、S₂、S₃．設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為f，重物質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，則打點(diǎn)O到打點(diǎn)C的過(guò)程中重物增加的動(dòng)能△E_K$\frac{{{m（{{s}_{2}+s}_{3}）}^{2}f}^{2}}{32}$，減少的重力勢(shì)能△E_P=mg（s₁+s₂）（用題中提供的符號(hào)表示）

（3）若重錘下落的過(guò)程中機(jī)械能守恒，圖中以重錘下落的高度差s為橫軸，對(duì)應(yīng)的動(dòng)能變化△E_k為縱軸，則下列圖象中正確的是C

Answer 1

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，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(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)速度和加速度，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．
根據(jù)機(jī)械能守恒可知重錘下落時(shí)有：△E_k=mgs，寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式即可正確解答．

解答 解：（1）B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到交流電源上；
在以上實(shí)驗(yàn)步驟中，操作不當(dāng)?shù)氖荂，應(yīng)該先接通電源，后釋放紙帶．開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開(kāi)紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差．
（2）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論v
v_C=$\frac{（{{s}_{2}+s}_{3}）f}{4}$
打點(diǎn)O到打點(diǎn)C的過(guò)程中重物增加的動(dòng)能△E_K=E_kC-0=$\frac{{{m（{{s}_{2}+s}_{3}）}^{2}f}^{2}}{32}$
重力勢(shì)能減小量△E_p=mgh=mg（s₁+s₂）；
（3）根據(jù)機(jī)械能守恒可知重錘下落時(shí)有：
△E_k=mgs
由此可知在以△E_k為直角坐標(biāo)系的縱軸物理量，以s為橫軸物理量的圖象中圖象為過(guò)原點(diǎn)的直線，故ABD錯(cuò)誤，C正確．
故選：C．
故答案為：（1）交流；C
（2）$\frac{{{m（{{s}_{2}+s}_{3}）}^{2}f}^{2}}{32}$；mg（s₁+s₂）；
（3）C

點(diǎn)評(píng) 帶問(wèn)題的處理是力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題．我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(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，要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程和能量守恒．