Question

15．在“驗證機械能守恒定律”實驗中，打點計時器接在電壓為U、頻率為f的交流電源上，在實驗中打下一條清晰的紙帶，如圖所示，從A點開始，每兩個點取一個計數(shù)點，得到連續(xù)5個計數(shù)點A、B、C、D、E．測出起始點O到A點的距離為s₀，O、C兩點間的距離為s₁，O、E兩點間的距離為s₂，重錘的質(zhì)量為m，已知當?shù)氐闹亓�加速度為g，則

（1）除了打點計時器、重錘、紙帶以外，以下給出的四個測量儀器中，請選出本實驗必須要用的儀器是C（填寫儀器前面的序號）
A．天平         B．彈簧秤        C．刻度尺        D．秒表
（2）從打下起始點O到打下C點的過程中，重錘重力勢能的減少量△E_p=mgs₁，重錘動能的增加量△E_k=$\frac{m{f}^{2}（{s}_{2}-{s}_{0}）^{2}}{128}$；
（3）實驗的過程中由于阻力的作用，動能的增加量△E_k小于 重力勢能的減少量△E_p（填“大于、等于或小于”）．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材．
根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的速度，從而得出重錘動能的增加量．

解答 解：（1）驗證機械能守恒，即驗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，不需要用天平測質(zhì)量，也不需要彈簧秤．
時間可以通過打點計時器直接測出，不需要秒表，實驗中需要用刻度尺測量點跡間的距離．故選：C．
（2）從打下起始點O到打下C點的過程中，重錘重力勢能的減少量△E_p=mgs₁，C點的瞬時速度${v}_{C}=\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{2×4T}=\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{8T}$=$\frac{（{s}_{2}-{s}_{0}）f}{8}$．
則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{m{f}^{2}（{s}_{2}-{s}_{0}）^{2}}{128}$．
（3）實驗的過程中由于阻力的作用，動能的增加量小于重力勢能的減小量，還有一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故答案為：（1）C，（2）mgs₁，$\frac{m{f}^{2}（{s}_{2}-{s}_{0}）^{2}}{128}$，（3）小于．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，以及掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量．