Question

16．在用自由落體法“探究動能定理”的實驗中，

（1）為完成此實驗，除了圖1中所給的器材，以下所列器材中必需的有AD．（填字母）
A．毫米刻度尺       B．秒表     C．天平       D．低壓交流6V電源
（2）圖2為實驗打下的紙帶，紙帶上的點都是連續(xù)打下的點．已知打點計時器所用交流電源周期為T，重力加速度為g．量得A、B、C各點到起點O（打下的第一個點）的長度分別是 h₁、h₂、h₃．已知重錘質(zhì)量為m，從起點O到B點重錘所受重力做功W_G=mgh₂，動能增加量△E_K=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．（用題中所給字母表示）
（3）在實驗中，W_G和△E_K增并不嚴格相等，產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過程受到阻力作用．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗原理與實驗器材分析答題．
（2）應用功的計算公式求出重力做的功，由勻變速直線運動的推論求出打B點時的速度，然后求出動能的增加量．
（3）重錘下落過程受到阻力作用，要克服阻力做功，因此動能的增加量與重力做功不相等．

解答 解：（1）實驗需要求出重力做功與重錘動能的增加量，需要驗證：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，
即驗證：gh=$\frac{1}{2}$v²，
實驗需要用刻度尺測下落高度h，另外打點計時器需要使用交流電源，因此需要的器材為：AD．
（2）從起點O到B點重錘所受重力做功為：W_G=mgh₂，
大小B點時重錘的速度為：v=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$，
重錘動能的增加量為：△E_K=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；
（3）重錘下落過程受到阻力作用，要克服阻力做功，因此動能的增加量與重力做功不相等．
故答案為：（1）AD； （2）mgh₂；$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$；（3）重錘下落過程受到阻力作用．

點評 探究動能定理的方案很多，本實驗通過自由落體運動探究動能定理實驗，要理解實驗原理，理解實驗原理是解題的前提與關(guān)鍵；應用勻變速直線運動的推論可以求出重錘的瞬時速度，然后求出動能．