Question

19．（1）某同學用自由落體運動驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖1所示．現(xiàn)有器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘，為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的兩種器材有AD
A．刻度尺           B．秒表           C．低壓直流電源     D．低壓交流電源
（2）關(guān)于這個實驗，下列說法正確的是AB
A．重錘質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差
B．安裝打點計時器時，兩紙帶限位孔應在同一豎直線上
C．實驗中應先釋放紙帶，再接通電源
D．測量重錘下落高度必須從起始點算起
（3）實驗打出的一條紙帶如圖2所示，相鄰兩點的時間間隔為T，重錘的質(zhì)量為m，當?shù)氐闹亓�加速度為g，則：
①從起點O到打下計數(shù)點B的過程中，重力勢能的減小量△E_P=mgx₂，物體動能的增加量△E_K=$\frac{{m{{（{x_3}-{x_1}）}^2}}}{{8{T^2}}}$．（用題目及圖中所給的符號表示）
②實驗中發(fā)現(xiàn)重力勢能的減少量△E_P總是大于動能的增加量△E_K，這是因為下落過程需要克服阻力做功．

Answer 1

分析 （1）通過實驗的原理，確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材．
（2）凡是使用打點計時器的試驗，均要求先接通電源，再放開物體，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．
（3）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，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．

解答 解：（1）通過打點計時器計算時間，故不需要秒表，打點計時器應該與交流電源連接，需要刻度尺測量紙帶上兩點間的距離．故A、D正確，B、C錯誤．
故選：AD．
（2）A、重錘質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差，故A正確；
B、安裝打點計時器時，兩紙帶限位孔應在同一豎直線上，有利于減小誤差，故B正確；
C、開始記錄時，應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，故C錯誤．
D、測量重物下落的高度不一定從從起始點算起．可以通過過程中的兩點研究，故D錯誤．
故選：AB．
（3）①從起點O到打下計數(shù)點B的過程中，重力勢能的減小量△E_P=mgh=mgx₂
利用勻變速直線運動的推論
v_B=$\frac{{{x}_{3}-{x}_{1}}^{\;}}{2{T}^{\;}}$
物體動能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$=$\frac{{m{{（{x_3}-{x_1}）}^2}}}{{8{T^2}}}$
②實驗中發(fā)現(xiàn)重力勢能的減少量△E_P總是大于動能的增加量△E_K，這是因為下落過程需要克服阻力做功．
故答案為：（1）AD  
（2）AB   
（3）①mgx₂；        $\frac{{m{{（{x_3}-{x_1}）}^2}}}{{8{T^2}}}$
②下落過程需要克服阻力做功

點評 對于基礎實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗．在實驗中注意體會實驗的誤差來源，并能找到合適的方向去減小誤差．