Question

完成下面有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的問題：

(1)甲、乙、丙三位同學(xué)在使用不同的游標(biāo)卡尺測(cè)量同一個(gè)物體的長度時(shí)，測(cè)量的結(jié)果分別如下：

甲同學(xué)：使用游標(biāo)為50分度的卡尺，讀數(shù)為12.045 cm．

乙同學(xué)：使用游標(biāo)為10分度的卡尺，讀數(shù)為12.04 cm．

丙同學(xué)：使用游標(biāo)為20分度的卡尺，讀數(shù)為12.045 cm．

從這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，讀數(shù)肯定有錯(cuò)誤的是______同學(xué)．

(2)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

①下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：

A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件

B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上

C．用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量

D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)，打出一條紙帶

E．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離

F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中，減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能

指出其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)，并說明其原因．

答：_________________________________．

②利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值，如圖所示．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為s₀，點(diǎn)A、C間的距離為s₁，點(diǎn)C、E間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為：a=______．

③在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢(shì)能總是大于重錘動(dòng)能的增加，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落過程中，存在著阻力的作用，可以通過該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大�。�若已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度公認(rèn)的較準(zhǔn)確值為g，還需要測(cè)量的物理量是_______．

試用這些物理量和紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)表示出重錘在下落過程中受到的平均阻力大小為F=_______．

Answer 1

答案：
解析：

設(shè)計(jì)意圖：本題考查了游標(biāo)卡尺的使用和讀數(shù)，考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟，考查了測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，考查了測(cè)定重錘下落過程中的平均阻力，同時(shí)也考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p> 解析：(1)使用游標(biāo)卡尺測(cè)量物體的長度時(shí)，測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字是由游標(biāo)卡尺的精確度決定的，而且在讀數(shù)時(shí)不估讀．對(duì)于10分度的游標(biāo)尺，它是將9 mm分成10等份，每一等份與主尺上的最小刻度之差為0.1 mm，因此這種卡尺的精確度為0.1 mm． 對(duì)于20分度的游標(biāo)尺，它是將19 mm分成20等份，每一等份與主尺上的最小刻度之差為0.05 mm，因此，這種卡尺的精確度為0.05 mm． 對(duì)于50分度的游標(biāo)尺，它是將49 mm分成50等份，每一等份與主尺上的最小刻度之差為0.02 mm，因此，這種卡尺的精確度為0.02 mm． 使用50分度的卡尺測(cè)量時(shí)，用“mm”作單位記錄結(jié)果，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)有兩位小數(shù)，且末位數(shù)字為偶數(shù)，故甲同學(xué)的結(jié)果錯(cuò)誤． 使用10分度的卡尺測(cè)量時(shí)，用“mm”作單位記錄結(jié)果，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)有一位小數(shù)，且末位數(shù)字任意，故乙同學(xué)讀數(shù)正確． 使用20分度的卡尺測(cè)量時(shí)，用“mm”作單位記錄結(jié)果，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)有兩位小數(shù)，且末位數(shù)字為“0”或“5”，故丙同學(xué)的讀數(shù)正確． (2)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律： ①C不必要．因?yàn)樵黾拥膭?dòng)能為mv2，減少的重力勢(shì)能為mgh，m可以約去； B中應(yīng)將“直流”改為“交流”； D中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶． ②使用交流電的頻率為f，則打點(diǎn)周期為，題中連續(xù)相等的時(shí)間T=×2=，連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差為Δs=s2-s1，據(jù)Δs=aT2解得重錘下落的加速度為 a= ③要想測(cè)定阻力的大小，還需要測(cè)量的物理量是重錘的質(zhì)量m． 根據(jù)牛頓第二定律，有 mg-F阻=ma 解得重錘下落過程中受到的平均阻力為 F阻=mg-ma=m［g-］ 易錯(cuò)點(diǎn)：在求解加速度a時(shí)，學(xué)生由于審題不細(xì)，受平常思維定勢(shì)的影響，f取了50 Hz，導(dǎo)致解題錯(cuò)誤；求解平均阻力F時(shí)，許多學(xué)生將F=m(g-a)當(dāng)作了最后結(jié)果，由于解題不徹底而失分． 答案：(1)甲 (2)①C不必要，因?yàn)樵黾拥膭?dòng)能為mv2，減少的重力勢(shì)能為mgh，m可以約去；B中“直流”應(yīng)改為“交流”；D中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶． ② ③重錘的質(zhì)量m；m［g-］