Question

4．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，采用重物自由下落的方法：
（1）實(shí)驗(yàn)中，下面哪種測量工具是必需的C．
A．天平  B．直流電源  C．刻度尺  D．秒表
（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，所用重物的質(zhì)量為200g，實(shí)驗(yàn)中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖2所示，0為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)．
計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，甲同學(xué)用v_B²=2gx_OB，乙同學(xué)用v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$，其中所選方法正確的是乙（選填“甲”或“乙”）同學(xué)；根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的增加量等于0.369J，重力勢能減少量等于0.376J（計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于阻力的存在，使得一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)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)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，得出動(dòng)能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中需要測量重物下降的高度，即測量點(diǎn)跡間的距離，所以需要刻度尺，驗(yàn)證動(dòng)能增加量和重力勢能減小量是否相等時(shí)，兩邊都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要天平，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，時(shí)間可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接測量，不需要秒表，故選：C．
（2）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，所以正確的是乙同學(xué)．
B點(diǎn)的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.2323-0.1555}{0.04}m/s$=1.92m/s，則動(dòng)能的增加量$△{E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×1.9{2}^{2}$J=0.369J，重力勢能的減小量△E_p=mgh=0.2×9.8×0.192J=0.376J．
（3）發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于阻力的存在，使得一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故答案為：（1）C，（2）乙，0.369，0.376，（3）由于阻力的存在，使得一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點(diǎn)評 紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題．我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，這是紙帶法實(shí)驗(yàn)中考查的重點(diǎn)．