Question

17．某同學(xué)用自由落體運動來“驗證機械能守恒定律”
（1）現(xiàn)有下列器材可供選擇：A．鐵架臺B．電火花計時器 C．紙帶 D．秒表 E．重物 F．刻度尺，其中不必要的器材是D（選填相應(yīng)的序號）
（2）已知電火花計時器所用交流電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?.80m/s²，重物的質(zhì)量為0.2kg，實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，如圖所示，O為下落起點，之后連續(xù)7個點到O點距離分別為OA=0.19cm、OB=0.75cm、OC=1.69cm、OD=3.02cm、OE=4.74cm、OF=6.83cm、OG=9.32cm，該同學(xué)已計算出從O到F點重物重力勢能的減少量等于0.134J，請計算重物下落到F點的速度v₁=1.15m/s，從O到F點動能增加量等于0.132J（上述結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

（3）上述結(jié)果中，重物的重力勢能減少量大于（選填“大于”、“小于”或“等于”）動能增加量，其原因是（只需寫出一個原因即可）下落過程中受到空氣阻力的作用．

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答 解：（1）其中不必要的器材是：D、秒表，因為打點計時器本身可以表示出時間．
（2）利用勻變速直線運動的推論得：
v₁=$\frac{{x}_{EG}}{2T}=\frac{0.0932-0.0474}{0.04}=1.15m/s$
E_k=$\frac{1}{2}$mv₁²=$\frac{1}{2}×0.2×1.1{5}^{2}=0.132J$
△E_k=E_k-0=0.132 J
（3）上述結(jié)果中，重物的重力勢能減少量大于動能的增加量，這是由于下落過程中受到空氣阻力的作用．
故答案為：（1）D；（2）1.15；0.132；（3）大于；下落過程中受到空氣阻力的作用

點評 紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．?dāng)?shù)據(jù)處理時要注意單位的換算．