Question

1．利用如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律．
（1）打點計時器應接交流（填“交流”或“直流”）電源．
（2）實驗部分步驟如下：
A．按圖裝置沿豎直方向固定好打點計時器，把紙帶下端掛上重物，穿過打點計時器．
B．將紙帶下端靠近打點計時器附近靜止，先接通電源，再釋放紙帶，打點計時器在紙帶上打下一系列的點．
C．如圖2為打出的一條紙帶，用刻度尺測出A，B，C與起始點O之間的距離分別為h₁，h₂，h₃．
（3）設打點計時器的周期為T，重物質量為m，重力加速度為g，則重物下落到B點時的速度v=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$．研究紙帶從O下落到B過程中增加的動能△E_k=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$，減少的重力勢能△E_p=mgh₂．
（4）由于紙帶受到摩擦，實驗測得的△E_k小于（填“大于”或“小于”）△E_p．

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、操作步驟和數據處理以及注意事項．
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．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．

解答 解：（1）打點計時器應接交流電源．
（2）B、開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數據的采集和處理，會對實驗產生較大的誤差．
所以將紙帶下端靠近打點計時器附近靜止，應該先接通電源，后釋放紙帶，打點計時器在紙帶上打下一系列的點．
C、用刻度尺測出紙帶上相鄰三點A，B，C與起始點O之間的距離分別為h₁，h₂，h₃．
（3）利用勻變速直線運動的推論得
v_B=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$，
重物增加的動能△E_k=E_kB-0=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；
重力勢能減小量△E_p=mgh=mgh₂．
（4）由于紙帶通過時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢能有相當一部分轉化給摩擦產生的內能，
所以重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量，
實驗測得的△E_K小于△E_P．
故答案為：（1）交流；
（2）先接通電源，再釋放紙帶；刻度尺；
（3）$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$，$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；mgh₂
（4）小于．

點評 由于紙帶通過時受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢能有相當一部分轉化給摩擦產生的內能，所以重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量．