Question

18．如圖1為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．

（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了圖中所示器材，還需要的器材有AD
A．刻度尺     B．秒表    C．天平    D．交流電源
（2）實(shí)驗(yàn)中使用的電源頻率是50Hz，則紙帶上打出的相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔在同一豎直線上，這樣做可以減�。ㄟx填“消除”、“減小”或“增大”）紙帶與限位孔之間的摩擦．
（4）在實(shí)際測(cè)量中，重物減少的重力勢(shì)能通常會(huì)略大于（選填“略大于”、“等于”或“略小于”）增加的動(dòng)能．
（5）某同學(xué)實(shí)驗(yàn)打出的紙帶如圖2所示，“0”點(diǎn)是打的第一個(gè)點(diǎn)（此刻速度為零），0、1、2、…、4為連續(xù)打下的點(diǎn)．各相鄰打點(diǎn)間的距離為S₁、S₂、…、S₄．設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)時(shí)間間隔為T(mén)，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的重力加速度為g．為了驗(yàn)證打下“0”點(diǎn)到打下“3”點(diǎn)過(guò)程中，重錘的機(jī)械能守恒，該同學(xué)利用υ²=2gS₃計(jì)算出打下“3”點(diǎn)時(shí)重錘的速度υ，你贊同嗎？請(qǐng)寫(xiě)出你的看法．（若不贊同，請(qǐng)寫(xiě)出你的求解方法．）不贊同，應(yīng)該根據(jù)$v=\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$求解．

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）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔與電源的頻率互為倒數(shù)；
（3、4）紙帶與限位孔之間的摩擦是無(wú)法避免的，這樣做只能減小紙帶與限位孔之間的摩擦．實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，重錘要受到空氣阻力、紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦力，故重物下落時(shí)要克服這些阻力做功，重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；
（5）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)的速度．

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，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源．
故選：AD．
（2）電源的頻率為50Hz，則打點(diǎn)的周期為0.02s，即相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s．
（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔如果不在在同一豎直線上．紙帶運(yùn)動(dòng)中就會(huì)與限位孔之間有摩擦，重物下落時(shí)要克服這個(gè)阻力做功，重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，實(shí)驗(yàn)存在誤差．紙帶與限位孔之間的摩擦是無(wú)法避免的，這樣做只能減小紙帶與限位孔之間的摩擦．
（4）實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，重錘要受到空氣阻力、紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦力，故重物下落時(shí)要克服這些阻力做功，重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，有一小部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故重物減少的重力勢(shì)能通常會(huì)略大于增加的動(dòng)能．
（5）不贊同，在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中，由于存在阻力物體實(shí)際下落的加速度小于重力加速度，所以不應(yīng)當(dāng)用重力加速度g來(lái)表示某位置的速度，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度大小，即$v=\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}$．
故答案為：（1）AD；（2）0.02；（3）減��；（4）略大于；（5）不贊同，應(yīng)該根據(jù)$v=\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$求解

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，即驗(yàn)證重力勢(shì)能的減小量與動(dòng)能的增加量是否相等．通過(guò)實(shí)驗(yàn)的原理確定實(shí)驗(yàn)的器材，紙帶問(wèn)題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題，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)的速度．