Question

【題目】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V 的交流電和直流電兩種，重物從高處由靜止開始落下，重物拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：

A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；

B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；

C．用天平測(cè)量出重物的質(zhì)量；

D．釋放懸掛紙帶的夾子，接通電源開關(guān)打出一條紙帶；

E．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；

F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重物下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能。

其中沒有必要進(jìn)行的步驟是__________；操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是___________。

（2）某同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，打下的一條紙帶如圖所示，0點(diǎn)為起始點(diǎn)，測(cè)得3 點(diǎn)、6 點(diǎn)、9 點(diǎn)與第一點(diǎn)0 間的距離分別為hA=1.75cm，hB=7.00cm，hC=15.70cm，交流電的周期是0.02s，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.8m/s2，設(shè)重物的質(zhì)量是m=1.00kg，則從0 點(diǎn)到6 點(diǎn)，重物的動(dòng)能增量ΔEk=____J，重物重力勢(shì)能減少量ΔEp=____________J。（兩空有效數(shù)字均保留至小數(shù)點(diǎn)后第2位）

（3）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重物減少的重力勢(shì)能總是大于重物動(dòng)能的增加，其原因主要是在重物下落過(guò)程中存在著阻力的作用，可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大小。若已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，重物的質(zhì)量為m，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為f，AC 和CE 之間的距離分別為s1，s2，如圖所示。請(qǐng)用上述已知量表示出重物在下落過(guò)程中受到的平均阻力大小為F=__________。

Answer 1

【答案】 （1）C BD （2）0.67 0.69

【解析】（1）因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒必要．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯(cuò)誤．步驟D應(yīng)先接通電源后放紙帶；故錯(cuò)誤的步驟是BD.
（2）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間中點(diǎn)瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，由此可得打第6個(gè)點(diǎn)時(shí)的速度為：

則從0點(diǎn)到6點(diǎn)，重物的動(dòng)能增量：△Ek=mv62＝×1.00×(1.1625)2J≈0.67J
從打下起始點(diǎn)O到打下C點(diǎn)的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的減少量等于重力所做功，因此有：
△EP=mghB=0.69J

（3）由題意可知，s1、s2是相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移，而計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間T′=2T．
由△x=aT′2可得： ；
設(shè)阻力大小為F，由牛頓第二定律可知，mg-F=ma，
得 F=m（g-a）=m（g-）．