Question

9．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：

（1）下面列舉了該實驗的某幾個操作步驟：
A．按照圖1示的裝置安裝器材；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源開關打出一條紙帶；
D．測量打出的紙帶上某些點到第一個打出的點之間的距離；
E．根據(jù)測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
其中，有兩個步驟明顯錯誤或不恰當，請將其選項對應的字母填在下面的空行中，并寫出相應的正確步驟．
①B，應接到交流電源上②C，應先打開電源，再放開物體
（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值．如圖2所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s₀，點A、C間的距離為s₁，點C、E間的距離為s₂，相鄰兩點的時間為T，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$．
（3）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用．若我們通過該實驗裝置測定該阻力的大小，當已知當?shù)刂亓�加速度準確的值為g，還需要測量的物理量是重錘的質(zhì)量m（寫出名稱和符號），試用這些物理量和（2）中已經(jīng)測出的加速度a（可直接用a）表示出重錘在下落過程中受到的平均阻力的大小F=m（g-a）．（用字母表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定錯誤或不恰當?shù)牟僮鞑襟E．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得出阻力的表達式，從而確定還需要測量的物理量．

解答 解：（1）打點計時器應接到電源的交流輸出端上，故B錯誤．
實驗時應先打開電源，再放開物體，故C錯誤．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量知，${s}_{2}-{s}_{1}=a（2T）^{2}$，解得a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得，mg-F=ma，解得平均阻力F=mg-ma，可知還需要測量重錘的質(zhì)量．
故答案為：（1）?B，應接到交流電源上?，C，應先打開電源，再放開物體；（2）$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$，（3）重錘的質(zhì)量，m（g-a）．

點評 解決本題的關鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，主要是勻變速直線運動推論的運用．