Question

10．小李同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，其中電源未畫出．

（1）下列操作中正確的C．
A．用秒表測出重物下落時(shí)間．
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到直流電源上．
C．先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落．
（2）如圖2所示，小李同學(xué)選用實(shí)驗(yàn)中得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選取連續(xù)三個(gè)點(diǎn)A、B、C作為測量點(diǎn)．若測得的A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別用s₁，s₂，s₃表示，重物的質(zhì)量用m表示，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為f．
為了方便，他可以利用圖中O點(diǎn)到B（選填“A”、“B”、“C”）點(diǎn)所代表的過程來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；此過程中重物重力勢能的減少量△E_p=mgs₂，動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{m（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}{f}^{2}}{8}$．（最后結(jié)果用所給字母表示）
（3）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重物減小的重力勢能總是大于重物動(dòng)能的增加，其原因主要是阻力的存在．

Answer 1

分析 根據(jù)下降的高度，求出重物重力勢能的減小量，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)速度求出瞬時(shí)速度的大小，從而得出動(dòng)能的增加量．

解答 解：（1）重物下落的時(shí)間可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得出，不需要秒表測量，故A錯(cuò)誤．
B、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到交流電源上，故B錯(cuò)誤．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故C正確．
故選：C．
（2）為了方便，可以利用圖中O點(diǎn)到B點(diǎn)所代表的過程來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
重力勢能的減小量△E_p=mgs₂，B點(diǎn)的速度為：${v}_{B}=\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2T}=\frac{（{s}_{3}-{s}_{1}）f}{2}$，
則動(dòng)能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}•m•\frac{（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}{f}^{2}}{4}$=$\frac{m（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}{f}^{2}}{8}$．
（3）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重物減小的重力勢能總是大于重物動(dòng)能的增加，其原因主要是阻力的存在．
故答案為：（1）C，（2）B，mgs₂，$\frac{m（{s}_{3}-{s}_{1}）^{2}{f}^{2}}{8}$，（3）阻力的存在．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)要從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)理解，通過動(dòng)手，深刻體會(huì)實(shí)驗(yàn)的具體操作，不能單憑記憶理解實(shí)驗(yàn)．掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度．