Question

2．在“用自由落體法探究外力對物體做功與物體動能變化量關(guān)系”的實驗中采用電火花打點計時器做實驗，裝置如圖1．

（1）現(xiàn)有器材是：電火花打點計時器、6伏低壓交流電源、紙帶、220伏交流電源、帶夾子的重物、秒表、刻度尺、導線、鐵架臺．其中該實驗一定不需要的器材是6伏低壓交流電源、秒表．
（2）某同學按照正確的操作選得紙帶如圖2．其中0、1、2、3、4、5、6是打點計時器連續(xù)打下的7個點．該同學用刻度尺測得相鄰計數(shù)點的距離依次為s₁、s₂、s₃、s₄、s₅、s₆，用天平測得重錘質(zhì)量m，交流電周期T．
該同學用在打出的紙帶：‘1’與‘5’兩點間重錘下落的運動來探究重力對物體做功與物體動能變化關(guān)系．已知當?shù)氐闹亓�加速度g，則外力對物體做功為表達式為mg（（S₂+S₃+S₄+S₅）；物體動能的增加量表達式為$\frac{1}{2}m{（\frac{{S}_{5}+{S}_{6}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}m{（\frac{{S}_{1}+{S}_{2}}{2T}）}^{2}$．
實驗結(jié)論：在誤差范圍內(nèi)重力對重錘做功等于重錘動能的增加量．

Answer 1

分析 （1）電火花打點計時器需使用220V交流電源，紙帶處理時不需要秒表，從而確定不需要的器材；
（2）外力做的功等于重力做的功，根據(jù)W=mgh求解，根據(jù)中間時刻的速度等于平均速度求出：‘1’與‘5’兩點的速度，從而求出物體動能的增加量表達式．

解答 解：（1）電火花打點計時器需使用220V交流電源，所以不需要6伏低壓交流電源，紙帶處理時不需要秒表，所以該實驗一定不需要的器材6伏低壓交流電源、秒表；
（2）外力做的功等于重力做的功，則W=mgh=mg（（S₂+S₃+S₄+S₅），
根據(jù)中間時刻的速度等于平均速度得：${v}_{1}=\frac{{S}_{1}+{S}_{2}}{2T}$，${v}_{5}=\frac{{S}_{5}+{S}_{6}}{2T}$，
則物體動能的增加量表達式為${△E}_{K}=\frac{1}{2}m{（\frac{{S}_{5}+{S}_{6}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}m{（\frac{{S}_{1}+{S}_{2}}{2T}）}^{2}$
故答案為：
（1）6伏低壓交流電源、秒表；
（2）mg（（S₂+S₃+S₄+S₅）；$\frac{1}{2}m{（{\frac{{{S_5}+{S_6}}}{2T}}）^2}-\frac{1}{2}m{（{\frac{{{S_1}+{S_2}}}{2T}}）^2}$

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握實驗的原理，注意電磁式打點計時器與電火花打點計時器的區(qū)別與聯(lián)系，會通過紙帶求解瞬時速度的大小，難度適中．