Question

【題目】用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．重錘從高處由靜止落下的過程中，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)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，已知重力加速度為g，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

（1）下列說法正確的是______。

A．用刻度尺測(cè)量重物下落的距離，用秒表測(cè)量下落的時(shí)間

B．通過測(cè)量重物自由下落過程中動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減少量是否相等來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

C．重物在下落過程中克服空氣阻力做功是實(shí)驗(yàn)誤差來源之一

D．需要用天平測(cè)量重物的質(zhì)量

（2）如圖2所示是實(shí)驗(yàn)中得到一條較為理想的紙帶，將起始點(diǎn)記為O，并在離O點(diǎn)較遠(yuǎn)的任意點(diǎn)依次選取6個(gè)連續(xù)的點(diǎn)，分別記為A、B、C、D、E、F，測(cè)出它們與O點(diǎn)的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流電的周期為T，設(shè)重錘質(zhì)量為m，則在打O點(diǎn)和E點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)的重力勢(shì)能的減少量的表達(dá)式為______，在打E點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能的表達(dá)式為______．

（3）在本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢(shì)能總是______重錘增加的動(dòng)能（選填“大于”或“小于”），主要是因?yàn)樵谥劐N下落過程中存在著阻力的作用，為了測(cè)定阻力大小，可算出圖2中紙帶各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，分別記為v1至vn，并作vn2﹣hn圖象,如圖3所示，若直線斜率為k，則可測(cè)出阻力大小的表達(dá)式為______．

Answer 1

【答案】 （1）BC， （2）mgh5， （3）大于，

【解析】（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以記錄時(shí)間，不需要用秒表測(cè)量重物下落的時(shí)間，故A錯(cuò)誤．通過測(cè)量重物自由下落過程中動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減少量是否相等，來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故B正確．重物在下落過程中克服空氣阻力做功是實(shí)驗(yàn)誤差來源之一，還有摩擦阻力，故C正確．實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，所以不需要用天平測(cè)量重物的質(zhì)量．故D錯(cuò)誤；故選BC.

（2）在打O點(diǎn)和E點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)的重力勢(shì)能的減少量△Ep=mgh5，E點(diǎn)的瞬時(shí)速度 ，則打E點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能．
（3）由于重錘下落過程中存在著阻力作用，實(shí)驗(yàn)中會(huì)發(fā)現(xiàn)重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能．根據(jù)vn2＝2ah知，圖線的斜率k=2a，則，重錘下落過程中，受到重力和阻力作用，根據(jù)牛頓第二定律得：mg-f=ma，則阻力的大小f=mg-ma=mg-mk=m（g-k）．