Question

12．如圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題：

（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材外，還需要的器材有AD．（填入正確選項(xiàng)前的字母）
A．米尺     B．秒表     C．0～12V的直流電源   D．0～12V的交流電源
（2）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器材
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量
D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶
E．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)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
其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是：B．
（3）實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦以及空氣阻力；用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差（寫出兩個(gè)原因）
（4）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．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出各點(diǎn)之間的距離如圖2所示．使用交流電的頻率為f，則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）{f}^{2}}{4}$．（用x₁、x₂、x₃、x₄及f表示）

Answer 1

分析 據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定實(shí)驗(yàn)的器材，以及錯(cuò)誤的步驟，誤差形成的原因．根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度的表達(dá)式．

解答 解：（1）通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，故不需要秒表，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該與交流電源連接，需要刻度尺測(cè)量紙帶上兩點(diǎn)間的距離．故B、C錯(cuò)誤，A、D正確．
故選：AD
（2）不當(dāng)?shù)牟襟E是B，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能接直流電源，應(yīng)接交流電源．
（3）該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差有：紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦；米尺測(cè)量下落高度時(shí)有誤差；重物下落過程中受到空氣阻力等等．
（4）根據(jù)逐差法，${a}_{1}=\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{T}^{2}}$，${a}_{2}=\frac{{x}_{4}-{x}_{2}}{2{T}^{2}}$，則a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}}{2}=\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）}{4{T}^{2}}=\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）{f}^{2}}{4}$．
故答案為：（1）AD；（2）B；（3）紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦以及空氣阻力；用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差；計(jì)算勢(shì)能變化時(shí)，選取初末兩點(diǎn)距離過近；（寫出任意兩個(gè)即可）．（4）$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}）{f}^{2}}{4}$

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．