Question

19．在《驗證機械能守恒定律》的實驗中：
（1）需要的實驗儀器和器材有：打點計時器、紙帶、鐵架臺和重錘，除了這些以外，下面所給出的器材中必須的還有AD

A．低壓交流電源	B．低壓直流電源
C．天平和砝碼	D．刻度尺

（2）在“驗證機械能守恒定律”實驗中，打點計時器接在周期為T的低壓交流電源上，在實驗中打下一條清晰的紙帶，如圖所示，選取紙帶上打出的連續(xù)5個點A、B、C、D、E，測出A點與起始點O的距離為s₀．O、C兩點間的距離為s₁，O、E兩點間的距離為s₂，若重錘的質(zhì)量為m，已知當?shù)氐闹亓�加速度為g，則：

從打下起始點O到打下C點的過程中，重錘重力勢能的減少量△E_P=mgs₁．重錘動能的增加量△E_K=$\frac{1}{2}$m（$\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{4T}$）²．

Answer 1

分析 驗證機械能守恒定律的原理，重錘下落損失的重力勢能等于其增加的動能（在實驗誤差允許范圍內(nèi)）；計算動能時，需計算速度，要用到打點計時器，打點計時器用交流電源；
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：A、打點計時器用的是交流電源，故 A正確．
B、同上，B錯誤．
C、該實驗可不測質(zhì)量，因為mgh=$\frac{1}{2}$mv²，即只驗證gh=$\frac{1}{2}$v²即可，因此不需天平和砝碼，故C錯誤．
D、通過刻度尺來測量長度，即可求解瞬時速度，從而得到驗證，故D正確．
從打下起始點O到打下C點的過程中，重錘重力勢能的減少量等于重力所做功，因此有：
△E_P=mgs₁
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度有：
v_C=$\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{8T}$
△E_k=$\frac{1}{2}$m（$\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{4T}$）²；
故答案為：（1）AD； （2）mgs₁； $\frac{1}{2}$m（$\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{4T}$）²

點評 紙帶問題的處理是力學(xué)實驗中常見的問題，在有紙帶處理實驗中，若紙帶做勻變速直線運動，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；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．