Question

7．某同學(xué)用重鍾做“驗證機械能守恒定律”的實驗．讓重錘從高處由靜止開始下落，打點計時器就在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點痕進行測量，即可驗證機械能守恒定律．
（1）下面是本實驗的幾個操作步驟，請在橫線上填寫合適的文字．
A．按此示意圖1組裝實驗器材；
B．將打點計時器接到交流（選填“直流”或“交流”）電源上；
C．釋放紙帶，然后接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
D．重復(fù)步驟C多次，得到多條紙帶．
在以上實驗步驟中，操作不當(dāng)?shù)氖荂（選填步驟前的字母）
（2）圖2為用正確操作打出的一條紙帶，其中O為起始點，用刻度尺測出OA、AC、CE之間的距離分別為S₁、S₂、S₃．設(shè)打點計時器的頻率為f，重物質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，則打點O到打點C的過程中重物增加的動能△E_K$\frac{{{m（{{s}_{2}+s}_{3}）}^{2}f}^{2}}{32}$，減少的重力勢能△E_P=mg（s₁+s₂）（用題中提供的符號表示）

（3）若重錘下落的過程中機械能守恒，圖中以重錘下落的高度差s為橫軸，對應(yīng)的動能變化△E_k為縱軸，則下列圖象中正確的是C

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．
根據(jù)機械能守恒可知重錘下落時有：△E_k=mgs，寫出函數(shù)關(guān)系式即可正確解答．

解答 解：（1）B．將打點計時器接到交流電源上；
在以上實驗步驟中，操作不當(dāng)?shù)氖荂，應(yīng)該先接通電源，后釋放紙帶．開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差．
（2）利用勻變速直線運動的推論v
v_C=$\frac{（{{s}_{2}+s}_{3}）f}{4}$
打點O到打點C的過程中重物增加的動能△E_K=E_kC-0=$\frac{{{m（{{s}_{2}+s}_{3}）}^{2}f}^{2}}{32}$
重力勢能減小量△E_p=mgh=mg（s₁+s₂）；
（3）根據(jù)機械能守恒可知重錘下落時有：
△E_k=mgs
由此可知在以△E_k為直角坐標(biāo)系的縱軸物理量，以s為橫軸物理量的圖象中圖象為過原點的直線，故ABD錯誤，C正確．
故選：C．
故答案為：（1）交流；C
（2）$\frac{{{m（{{s}_{2}+s}_{3}）}^{2}f}^{2}}{32}$；mg（s₁+s₂）；
（3）C

點評 帶問題的處理是力學(xué)實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度，要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．