Question

13．（1）利用重錘的自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，下面哪些測(cè)量工具是必需的？C．
A．天平    B．4～6V的低壓直流電源   C．刻度尺    D．停表
（2）在使用重錘和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，選定了一條較為理想的紙帶，如圖所示，“0”為起始點(diǎn)，以后紙帶上所打的各點(diǎn)依次記為1、2、3…．測(cè)得重錘從開始運(yùn)動(dòng)到各時(shí)刻下落的高度分別是s₁、s₂、s₃…，則重物由“0”點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到“4”點(diǎn)，重力勢(shì)能減少量的表達(dá)式為mgs₄，動(dòng)能增量的表達(dá)式為$\frac{{m{（s}_{5}{-s}_{3}）}^{2}}{{8T}^{2}}$（重錘質(zhì)量為m，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T），實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增量總小于（填“大于”、“等于”或“小于”）重力勢(shì)能的減少量，主要的原因是重錘下落過程受到阻力作用．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的原理，可知實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量，則可進(jìn)一步知道實(shí)驗(yàn)所需要的器材．
（2）由重力勢(shì)能表達(dá)式可得重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到“4”點(diǎn)，勢(shì)能的減少量；
由平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得4點(diǎn)的瞬時(shí)速度，進(jìn)而得到該點(diǎn)的動(dòng)能表達(dá)式；
該驗(yàn)證試驗(yàn)有摩擦和空氣阻力做功，消耗能量，故重力勢(shì)能不能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．

解答 解：（1）A、由于驗(yàn)證機(jī)械能公式中可以把物體質(zhì)量約掉，因此不需要天平，故A錯(cuò)誤．
B、該實(shí)驗(yàn)需要交流電源，故B錯(cuò)誤．
C、實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量紙帶上兩點(diǎn)間的距離，所以需要刻度尺，故C正確．
D、在該實(shí)驗(yàn)中，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來記錄物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不需要秒表，故D錯(cuò)誤．
故選：C．
（2）重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到“4”點(diǎn)，勢(shì)能的減少量的表達(dá)式為：mgS₄；
4這個(gè)點(diǎn)的速度為：v=$\frac{{{s}_{5}-s}_{3}}{2T}$，
動(dòng)能增量的表達(dá)式為$\frac{1}{2}$m${v}_{4}^{2}$=$\frac{{m{（s}_{5}{-s}_{3}）}^{2}}{{8T}^{2}}$；
實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增量總小于重力勢(shì)能的減少量，主要的原因是重錘下落過程受到阻力作用．
故答案為：（1）C  
（2）mgs₄，$\frac{{m{（s}_{5}{-s}_{3}）}^{2}}{{8T}^{2}}$，小于，重錘下落過程受到阻力作用

點(diǎn)評(píng) 正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測(cè)數(shù)據(jù)等，會(huì)起到事半功倍的效果；注意勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論在紙帶上的應(yīng)用．