Question

18．用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．

①實驗中的電磁打點計時器，其電源應使用輸出電壓為6V的交流電（選填“交流電”或“直流電”）．
②先接通電源，使重錘從高處由靜止開始下落，打點計時器每經過T時間在重錘拖著的紙帶上打出一個點．其中A、B和C、D、E是兩段連續(xù)打出的點，B、C間有一段紙帶未畫出．用刻度尺測量出各點間的距離分別為s₁、s₂、s₃和s₄，如圖2所示．當地重力加速度為g．打點計時器在打出D點時重錘下落的速度v_D=$\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$，若測得打出B點時重錘下落的速度為v_B，則該實驗需要驗證的關系式是$g（{{s_2}+{s_3}}）=\frac{{{{（{{s_3}+{s_4}}）}^2}}}{{8{T^2}}}-\frac{v_B^2}{2}$．（用題目給出的物理量符號表示）．

Answer 1

分析 根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大�。�
根據減小的重力勢能與增加的動能是否相等進行驗證．

解答 解：（1）實驗中的電磁打點計時器，其電源應使用輸出電壓為6V的交流電；
（2）根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大�。�
v_D=$\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$
（3）減小的重力勢能為：△E_p=mg（s₂+s₃），動能的增量為：△E_k=$\frac{1}{2}$m（$\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$）²-$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$；
則該實驗需要驗證的關系式是：$g（{{s_2}+{s_3}}）=\frac{{{{（{{s_3}+{s_4}}）}^2}}}{{8{T^2}}}-\frac{v_B^2}{2}$．
故答案為：①交流電；②$\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$，$g（{{s_2}+{s_3}}）=\frac{{{{（{{s_3}+{s_4}}）}^2}}}{{8{T^2}}}-\frac{v_B^2}{2}$

點評 理解驗證機械能守恒定律的實驗原理，掌握紙帶的處理方法，要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．